HIV-1是一种RNA逆转录病毒,它通过外膜糖蛋白gp120介导侵入人体宿主细胞。尽管有关gp120动力学行为的研究已有诸多报导,但是,这些研究都是在gp120核心晶体结构的基础上展开的,由于gp120核心结构并不包含重要功能环区,尤其是V1/V2环,因而这类研究尚不足以全面反映gp120的结构-动力学-功能关系。本文以来自闭合态和开放态包膜三聚体结构中近全长的gp120结构为模板,分别构建了较完整的处于unliganded状态的gp120结构模型和gp120-CD4复合物结构模型(其中的gp120处于liganded状态),继而通过分子动力学模拟和相关分析手段,比较了两种状态gp120在动力学性质、运动模式、构象采样以及自由能图谱上的差异。几何性质比较结果表明,unliganded gp120比ligandedgpl20具有更加紧凑和稳定的构象。RMSF(root mean square fluctuation)值计算和比较结果显示,liganded比unliganded gp120具有更高的全局构象柔性;这是因为,CD4的结合会导致ligandedgp120中V1/V2环与V3环的分离,从而会减弱V1/V2和V3的构象束缚并最终引起其构象柔性的增加。值得注意的是,V3环的暴露和构象柔性的增加有助于gp120与辅助受体的结合。本质动力学分析结果表明,两种状态gp120的运动模式主要表现为全局或局部结构区域的涡轮样旋转或平移,这会导致相关结构区域的扭转、扩张、收缩、分离或靠近,这些运动模式可能与gp120的功能行使以及构象状态的转换有关。组合本质动力学、构象空间采样以及自由能图谱比较分析结果均表明,liganded gp120比unliganded gp120具有更强的构象变化能力、更多的构象子状态(或更大的构象熵)以及更不稳定的结构。综合以上结果,我们推测,unliganed状态为gp120分子的稳定状态(或基态),尽管人体免疫系统会针对这一基态产生抗体,但是,当gp120结合CD4并转换到liganded状态时,其更高的构象柔性和更强的构象变化能力使得针对基态的抗体无法中和gp120-CD4复合物;另一方面,liganded状态gp120的构象多样性能够促进(或扰动)其与其他功能相关受体(如CCR5)和亚基(如gp41)的相互作用,从而有利于HIV-1的侵染。本研究明确了unliganded和liganded gp120在结构动力学、分子运动、以及自由能谱图上的差异,有助于增进人们对HIV-1侵染机制和免疫逃逸机理的理解。