【摘 要】
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蛋白质是所有生命活动的基础,对于蛋白质折叠/去折叠的研究是生物物理学领域非常重要的研究方向。实验上对蛋白质折叠/去折叠的研究手段（单分子操纵实验）有磁镊、光镊以及原子力显微镜。而本文则选择可操纵式分子动力学模拟的研究方式研究蛋白质GB1和gpW的拉伸去折叠过程。结果显示GB1去折叠过程的力随伸长变化曲线存在一个较大的峰值,该峰值处对应的蛋白质构象即处于转变态。且多次的重复模拟每次都能够观察到该转变
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蛋白质是所有生命活动的基础,对于蛋白质折叠/去折叠的研究是生物物理学领域非常重要的研究方向。实验上对蛋白质折叠/去折叠的研究手段（单分子操纵实验）有磁镊、光镊以及原子力显微镜。而本文则选择可操纵式分子动力学模拟的研究方式研究蛋白质GB1和gpW的拉伸去折叠过程。结果显示GB1去折叠过程的力随伸长变化曲线存在一个较大的峰值,该峰值处对应的蛋白质构象即处于转变态。且多次的重复模拟每次都能够观察到该转变态,对应的力均大于600 pN,这说明GB1的去折叠过程具有一致的特征。而对gpW的拉伸模拟则没有观察到明显的中间态,其结构在最大力为200 pN时即可完全解开,多次的重复模拟也未能观察到存在一致的特征。因此说明gpW的机械性能远不如GB1,其结构在较小的力下就能够被完全破坏,同时去折叠过程存在很大的随机性。对GB1和gpW的粗粒化模拟也证实了上述现象的存在。先前的研究表明蛋白质GB1的折叠/去折叠路径为二态过程,存在着一个明显的能垒;蛋白质gpW的折叠路径为下坡折叠模型。本文通过伞取样模拟的方法计算蛋白质沿着反应坐标（伸长）的自由能分布曲线。结果发现蛋白质在3.2 nm处存在一个较大的能垒,在4.4 nm处又存在一个较小的能垒。这一结果与先前的研究结论不符。但本实验室对GB1进行的拉伸实验也发现了 4 nm处存在着一个转变态。因此结合实验和模拟的结果可以推论,GB1的折叠/去折叠过程确实可能存在着两个转变态。伞取样模拟构建的gpW自由能变化曲线未发现能垒,曲线的变化呈线性趋势。因此证实了 gpW下坡折叠的性质,与前人的研究相符。
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