蛋白质传输过程中构象及其动力学性质的研究

蛋白质在生物膜中的传输是蛋白质进入各种细胞器官的重要过程，因此对蛋白质传输过程的构象及动力学性质进行研究具有重要意义。本项目拟采用动态蒙特卡洛（DMC）模拟及分子动力学（MD）模拟研究传输时间与链长的标度关系，通道形状及尺寸，体系温度，外加电场等对传输时间的影响。采用DMC方法研究蛋白质构象在传输过程中的变化规律。考虑到蛋白质所处的拥挤环境，建立物理模型，研究在拥挤环境下的传输过程。最后讨论多链体系传输过程中的动力学性质。通过这些研究，能对蛋白质传输过程中的构象及动力学行为等方面有较深入的了解，从而加深对生物体本身的认识。

蛋白质在生物膜中的传输是蛋白质进入各种细胞器官的重要过程。本项目利用动态蒙特卡洛（DMC）模拟以及分子动力学（MD）模拟研究了蛋白质在管道中传输的构象变化及动力学行为。首先采用DMC模拟对不同类型管道中蛋白质分子的传输过程进行了研究。结果发现管道内的单体数在传输过程中具有峰值。另外发现弱排斥作用的管道中链的传输时间相对较短。计算还发现传输时间的分布呈对数正态分布。另一方面，采用PERM方法研究了链在穿越管道时尺寸和能量的变化。结果发现从形状因子以及能量变化可以区分管道类型。特别对能量的研究发现，蛋白质在吸附管道或者排斥管道中传输，其能量曲线并没有呈现出在中性管道中的能量势垒。蛋白质分子重要的二级结构之一是螺旋结构，因此本项目还采用DMC方法对于不同程度螺旋的类蛋白质分子穿越管道进行了研究。发现传输时间在螺旋能较强时，随着螺旋能的增强而增大。螺旋能为0的传输成功率相对较大，当螺旋能为0.5，成功率迅速减小，接着随着螺旋能的增强，传输成功率增大。另外考虑到蛋白质所处的拥挤环境，用MD方法研究了蛋白质在拥挤环境下的传输过程。随着拥挤密度的增大，传输时间呈指数增长。当电场增强，链传输通过无拥挤管道的成功率减小，相反拥挤管道中的链传输成功率反而增加。最后得到了传输时间与电场的标度行为。并且标度因子随着拥挤密度的增加而增大。这些研究结果对于了解蛋白质传输过程中的构象和动力学行为具有一定的意义，从而加深对生物体本身的认识。