链球菌G蛋白的力致去折叠研究

G蛋白是一个小蛋白,且是研究蛋白质去折叠的理想模板。当使用机械力对其进行拉伸研究时,发现G蛋白的去折叠过程中存在明显的中间态。在恒力和恒速两种情况下进行拉伸分子动力学模拟,发现其在两种情况下具有相同的去折叠次序,即是C端的β片层部分先去折叠,接着是N端的β片层部分去折叠,然后是C端的β片层完全去折叠,最后是N端的β片层完全去折叠,研究表明氢键对其去折叠有着重要的作用。通过研究对进一步认识蛋白质去折叠机制有重要的参考价值。     

锌指蛋白去折叠的全原子模拟

锌指蛋白是一种广泛存在于真核细胞的转录蛋白,在生命过程中扮演着重要作用,通过锌离子与特定残基的绑定来维持结构的稳定.作为一种重要的功能结构,锌指蛋白为研究锌离子参与的蛋白质折叠/去折叠问题提供了一个极好的模型.对锌指蛋白去折叠过程进行了原子层次的统计分析.研究发现,锌离子不仅能够稳定蛋白质的天然结构,而且参与了整个去折叠过程;此外,也发现Trp7在残基解离次序方面起着重要的作用.在去折叠的过程中,水分子与去折叠过程的耦合关系表现为驱逐机制.该研究也揭示了金属离子相关蛋白质去折叠过程的一般机制.     

人碳酸酐酶单点突变Gln92Pro对酶活性、稳定性和折叠路径的影响

本文研究了单点突变Q92P对酶活性,稳定性以及折叠途径的影响.尽管该位点不直接参与底物催化,但92位氨基酸的突变对酶的活性,稳定性以及折叠过程产生了重大的影响.该突变的酶活性有较大程度的降低,通过模拟发现该位点的氢键网被破坏.而且光谱实验表明该突变导致更多被掩埋的色氨酸暴露于周边环境,但并没有较大的影响到二级结构和疏水面暴露程度.在对抗化学品诱导的去折叠程度上,相比于野生型蛋白,该突变蛋白稳定性较差.通过吉布斯自由能的计算发现该突变位点轻微的降低了中间体的稳定性,但相对更大的影响了天然态的稳定性,天然态至中间体的能量大约为野生型的20%左右.该结果有组于解释在折叠过程中倾向于聚沉的中间体的存在,该中间体的存在影响了正常的折叠路径.该实验表明92位氨基酸对人碳酸酐酶Ⅱ的活性和稳定性很重要.     

人类朊蛋白稳定性的流体分子动力学研究（英文）

朊蛋白病,被称为传染性海绵状脑病(TSE),或者致死性神经退行传染病,在人和动物中发病,与α-螺旋构型部分向β-折叠构型转变有关.本文使用分子动力学模拟和流体分子动力学模拟相结合的方法对野生型人类朊蛋白和R200K突变型人类朊蛋白的结构稳定性进行了研究.研究发现,α-螺旋柱交叉形成的防护墙是维持朊蛋白结构稳定的关键因素,而β-折叠活性较高.流体动力干扰在一定程度上可以不改变折叠路径并能够有效加速蛋白质的解折叠过程.     

室温下的小蛋白折叠研究

目前,无论在实验还是理论研究方面,研究蛋白质的从头折叠即使是小蛋白的折叠也非常困难.在室温下研究蛋白质的折叠过程可以有效的阐述蛋白质折叠机制.笔者从2I9M的线性结构出发,在室温下运行了15 ns的分子动力学模拟,发现它在6.4 ns时成功折叠到了天然态结构,此时的结构与天然态结构的均方根偏差为1.17(A),模拟结构与天然态结构符合的非常好.折叠过程是首先在C端出现了螺旋,随后N端又出现了螺旋,然后螺旋从N端鱼贯式生成,最终形成天然态结构.     

二氧化碳水二元混合流体的分子动力学模拟研究

对二氧化碳、水的二元混合流体进行分子动力学模拟,研究了温度、压强、浓度条件变化对二氧化碳水二元混合流体性质的影响．所得计算结果与实验值符合得非常好．分析结果得出,混合物中水的自扩散系数与二氧化碳的自扩散系数随压强增大而减小,混合物中水的径向分布函数受温度、压强的影响较二氧化碳显著,水中的H与二氧化碳中的O形成的氢键作用力随温度增加而增强,随水的浓度增加而减弱．     

ScB_2的高压结构和电子性质的密度泛函计算（英文）

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB_2结构的ScB2从0GPa到100GPa高压下的结构和电子性质.在0GPa下的结果与现有实验和理论数据相符.获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小.另外还计算了高压下ScB_2电子的态密度和部分态密度.我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降.     

分子动力学模拟高压下铁的相变

采用分子动力学(MD)方法,结合原子间多体势函数,模拟了bcc铁(α-Fe)在高压下向hcp铁(ε-Fe)转变的过程,并与实验数据进行了比较.系统的压强通过计算维里压强获得,并通过Berendsen方法进行调整和改变.还采用相同的原子间势模拟bcc和hcp两种不同结构的铁,对高压下铁相变的机制和相变压强进行直接的计算和模拟,以对采用的原子间势进行更严格的检验和修正.模拟计算得到超高压下(＞15 GPa)两种结构的P-V曲线图以及hcp铁的c/a值等相关结果,都与实验结果有较好的符合.而在较低压下(0～15 GPa)P-V关系中常用的铁的原子间势对bcc铁仍有很好的模拟效果,而对hcp铁则效果不是很理想.因此,铁的原子间势还有待进一步改进.     

高压对朊蛋白构象和动力学的影响

蛋白质在溶液中是多种构象并存的一个热力学系统,不同的构象以一定的概率在不同的态之间互相转变。作为一个热力学体系,不同构象存在的概率受到热力学变量的影响,压强作为一个基本的热力学变量,其变化将影响到蛋白质的构象分布和动力学行为。压强的增大通常会减小蛋白质的体积,从而可以通过增大压强开展对常压下难以观察的构象进行研究,这些构象对于揭示蛋白质的生物学功能具有重要意义。以朊蛋白为研究对象,通过分子动力学模拟方法研究高压诱导下蛋白质的构象变化。研究结果表明:水分子在高压下的排列趋向于有序,水分子的有序排列直接影响到与水分子有密切接触残基的动力学行为;高压下水分子能够渗入二级结构的疏水核心,破坏β片层的二级结构。揭示高压诱导下朊蛋白构象转化的分子机制,为蛋白质的高压变性研究提供理论依据。     

水分对变压器绝缘纸性能影响的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟,对变压器绝缘纸的主要成分纤维素在有水环境下的性质进行了研究.为了进行对比,同时还对无水环境下纤维素的性质进行了模拟.通过分析纤维素链末端距的分布表明,水分子对纤维素链卷曲度有一定程度的影响,在有水环境下纤维素链的末端距要比无水环境下长一些.通过对纤维素中的氧原子与水分子中的氢原子的径向分布函数的分析,证实水分子与纤维素确实形成了氢键相互作用,但并没有完全代替纤维素中羟基间的氢键,也未代替糖苷键上的氧原子与羟基中氢原子之间形成的氢键.与无水环境下的纤维素相比,水分子主要是与部分羟基形成氢键,对糖苷键上的氧原子与羟基的氢原子之间形成的氢键相互作用影响很小,说明纤维素中的羟基比较活跃,这与实验得到的结论一致.