辅助因子调控的蛋白质折叠、聚集与功能运动

生物体内，大部分蛋白质需要辅助因子的参与才能正确行使其特定的生物学功能。然而，相对于其生物学重要性，人们对辅助因子调控的蛋白质结构与动力学却了解甚少。在本项目中，我们将借助量子化学方法建立描述辅助因子(包括金属离子、二硫键异构酶)与蛋白质相互作用的理论模型。同时，将该模型整合到经典的分子动力学，并利用凝聚态统计物理学最新发展的高效率构象采样技术，进行大规模并行计算，用物理的方法来研究辅助因子调控的蛋白质折叠、聚集及功能运动。从原子层次探索辅助因子调控蛋白质结构与动力学的分子机制，为人们理解蛋白质行使功能的结构与动力学基础以及认识相关疾病的致病机理提供启示。同时，我们将致力于发展和优化相关的蛋白质动力学理论模型和构象采样技术，拓展理论物理方法在蛋白质结构与动力学研究领域的应用范围。

根据研究计划，在本项目执行中，我们运用凝聚态与统计物理和非线性动力学等学科的概念和方法，并结合生物物理实验手段，围绕拥挤环境、分子电荷性质、金属离子辅助因子诱导蛋白质构象运动、含硫键蛋白质的折叠、以及蛋白质-蛋白质相互作用介导的与功能相关的动力学等问题，开展了多方面的深入研究。同时针对其他复杂相互作用，发展了计算方法和分析手段，如期完成了项目设想的任务，实现了预期目标，并在原研究计划基础上做了重要拓展。特别是关于蛋白质在拥挤环境中的动力学研究、复杂拓扑结构的蛋白质折叠、具有特殊结构（如：赝节、G-quadruplex等）的RNA/DNA折叠与结构预测、胁迫条件下p53介导的细胞命运抉择动力学等方面取得了突破性进展。本项目共发表SCI论文31篇，包括PNAS (4篇)，JACS (1篇)，Chem. Comm.(2篇)，Scientific Report (1篇)，Phys. Rev.E (7篇)，Biophy. J. (2篇)，PLOS One (1篇)，Proteins (2篇)，J. Phys. Chem. B (1篇)，以及本领域其他重要刊物发表的论文。本研究课题成果是我们2010年度教育部自然科学一等奖项目中的重要部分之一，并申请专利3项，授权一项。这些研究成果是蛋白质折叠、聚集及功能运动在对复杂环境下的扩展和延伸，具有生物学意义，可为理解真实细胞环境下蛋白质的动力学、一些典型疾病的致病机理和药物设计提供基础理论参考。