蛋白质分子内部输运通道和信号传递与其生物学功能紧密相关;例如在酶分子内部小分子的输运通道提供了底物上载和产物释放以及抑制剂和激动剂结合的途径。因此,可以通过限制蛋白质内的小分子输运从而控制酶的反应活性。另一方面,蛋白质还可以通过对关键氨基酸的共价化学修饰或小分子非共价结合来调控酶的催化活性,这通常涉及到变构信号在蛋白质中的远距离信号传导。本论文以漆酶内部分子输运通道和Akt激酶分子内信号传导展开这方面的研究。漆酶涉及多种生物和工业进程,它的应用通常因氯化物的抑制而受到限制,而氯离子在众多应用场景下都无法避免,所以提高漆酶对于氯化物的耐受性是漆酶研究的热点之一。漆酶的三铜活性位点深埋在酶的内部,氯离子需要经过通道的输运到达活性中心再对其产生影响。我们使用CAVER软件分析了经典分子动力学模拟产生的漆酶结构并得到了5条主要的通道,然后使用随机加速分子动力学模拟技术无偏模拟配体从活性位点的释放过程,得到不同小分子的偏好通道。随后,我们采用自适应拉伸动力学模拟方法计算氯离子沿5条通道的自由能分布,结果表明氯离子最容易从p1通道入侵。利用自由能计算与生物信息学分析相结合的方法,对p1通道的组成氨基酸进行理论突变,最终得到4种耐盐性极可能提高的漆酶突变体。Akt作为丝氨酸/苏氨酸激酶,是许多重要细胞过程的信号传导酶,其活性失调是很多疾病的根源。然而,激酶结构域如何整合不同的信号以及从活性构象到非活性构象的转换仍然不完全清楚。在这里我们利用分子动力学模拟确定了Akt激酶中H194的正确质子化状态,以及活性状态下G-loop与ATP间的氢键作用和镁离子的配位模式。ATP/ADP结合模型及磷酸化/非磷酸化体系分子模拟轨迹比对发现,ADP结合和308位苏氨酸的去磷酸化,使多个功能元件移位,激酶处于失活的状态。第308位苏氨酸磷酸化可变构调节ATP和底物肽的结合,我们发现了一条新的变构调节通路,对Akt的变构网络做了进一步完善。底物、产物和抑制剂在漆酶内部有多条运输途径,并有各自的优选通道,耐盐漆酶经长期生物进化后通道富集了一些不利于氯离子输运的酸性和芳香氨基酸。Akt的磷酸化修饰可以通过变构调节网络来与ATP及底物的结合协同作用。这两方面的研究对蛋白质结构-功能关系的认识以及药物小分子的设计提供了新的研究思路。