钙离子作为细胞中重要的第二信使,广泛调控着多种生理进程。如基因转录,细胞增殖、分化、凋亡等,同时细胞内钙离子浓度的变化与信号转导以及各种疾病息息相关。因此,细胞膜上的钙离子通道是机体发挥重要生理功能的基础。而钙离子内流主要是由钙致钙内流介导的,其中,CRAC(Ca2+Release Activated Ca2+)通道是介导钙内流的主要通道。尽管钙离子通过CRAC通道进入细胞的过程已经被发现了几十年,但是近期才对它的分子组成及功能有了更深入的研究。在实验上观察到,CRAC通道的L210F突变体可以使得通道处于激活状态,并且不需要激活因子的参与。本论文将以L210F突变体为突破口对CRAC通道的开放机制进行更加深入的探索。本论文在已有研究的基础上,通过分子动力学模拟的方法,来研究突变特定单个非孔道残基对CRAC通道结构及其导通性的影响。采用分子动力学引擎(Gromacs)对我们的体系进行动力学模拟,使用CHARMM-GUI来进行补全,建模和突变残基,运用全原子模型(all-atommodel,AA model)来计算动力学轨迹。在得到轨迹后通过MDAnalysis软件包和Gromacs内置的分析软件来处理轨迹。本论文主要从以下两方面对CRAC通道进行了研究:1、L210F突变对CRAC离子通道自身构象的影响。本论文对野生型和突变型结构分别进行了模拟,得到两种体系稳定的轨迹。结果表明:相对于野生型,突变型模拟的碱性区域和filter附近的半径发生了一定程度的扩张,尤其是在其中一条突变型模拟轨迹中发现了 filter附近的显著打开;此外,在残基结构的分析中发现,位于第二跨膜螺旋TM2(Transmembrane Helix Two)上的残基210由亮氨酸突变成苯丙氨酸后,有了更大的自由度,产生较野生型更大的旋转角,使得其对TM1的限制作用减小,而与相邻亚基的TM3的相互作用增强。2、L210F突变对CRAC离子通道周围环境的影响。对通道附近的离子分析发现:突变体L210F使得filter与疏水区域之间的水分子数明显增多,孔道水合性的增加有利于离子的通过,这与之前文献报道的L210F处于激活状态的结论一致;阴离子Cl-的分布在两种模拟中没有显著的差别,而阳离子Na+在突变模拟得到的轨迹里观察到了相对于野生型结构更深距离的渗透,进一步说明了突变体L210F处于较开放状态,但是在整个模拟的过程中没有观测到Na+的穿透现象,这可能与CRAC通道的低传导性相关。总之,L210F突变体可以从孔道半径及周围环境等方面对通道的开启产生影响。孔道半径的增加及孔道水合性的增加都可以降低离子通过孔道的能量势垒,即降低离子的渗透难度。本论文的模拟结果与实验上对L210F突变体的研究相符,并提供了更详尽的微观细节。