《蛋白質分子對接的遠程識別機制研究》是依託華中科技大學，由黃延昭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蛋白質分子對接的遠程識別機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃延昭
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
蛋白質複合物的結構是研究蛋白質功能的基礎，但在實驗上取得蛋白質複合物的結構非常困難，因此，人們通常利用各種計算方法預測蛋白質複合物的結構。但是到目前為止，預測結果仍然不能讓人滿意。另外，利用分子動力學模擬方法研究複合物的結構，通常需要搜尋兩個蛋白質分子之間所有可能的對接方式，並對每種對接結果進行評估，從而找出最優的對接方式，該過程的計算量太大，限制了該方法的普遍套用。造成這種結果的最根本原因在於缺乏對蛋白質分子之間識別機制的詳細了解。本課題的主要目標是研究蛋白質分子之間的遠程識別機制，我們將根據蛋白質分子之間遠程靜電相互作用的變化規律，分析蛋白質分子之間的最優對接方向和對接界面，縮小蛋白質複合物構象的搜尋空間，並使用分子動力學模擬的方法研究蛋白質複合物的結構。該課題的研究有助於深入了解蛋白質分子之間的相互作用機制，為預測蛋白質之間的對接位點和複合物結構提供理論和技術支持。
結題摘要
蛋白質複合物的結構是研究蛋白質功能的基礎，人們通常利用各種計算方法預測蛋白質複合物的結構。但是到目前為止，預測結果仍然不能讓人滿意。造成這種結果的最根本原因在於缺乏對蛋白質分子之間識別機制的詳細了解。本課題的主要目標是研究蛋白質分子之間的遠程識別機制，我們將根據蛋白質分子之間遠程靜電相互作用的變化規律，分析蛋白質分子之間的最優對接方向和對接界面，縮小蛋白質複合物構象的搜尋空間，並使用分子動力學模擬的方法研究蛋白質複合物的結構。該課題的研究有助於深入了解蛋白質分子之間的相互作用機制，為預測蛋白質之間的對接位點和複合物結構提供理論和技術支持。我們主要做了三個方面的工作，1、蛋白質結合的主要機制研究。我們分析了25個蛋白質複合物作為研究對象，分析這些蛋白質複合物的兩個單體在近程和遠程時的相互作用特點，發現大約一半的蛋白質複合物，其兩個單體距離較遠時依然有較強的相互作用，主要來源是靜電相互作用。另外的一半蛋白質複合物，在距離較遠時，靜電相互作用比較弱，不足以使兩個單體之間產生識別效果。當兩個單體距離較近時，靜電相互作用、vdw相互作用和極性相互作用等在蛋白質形成複合物的過程中，都起重要的作用。這說明，要使兩個蛋白質儘快地結合，提高兩者之間的靜電相互作用是十分必要的。2、結合自由能精確計算。結合自由能是描述蛋白質受體與配體複合物的結合親和力的最重要的物理參數之一。以前計算結合自由能通常是基於熱力學循環或結合反應而得到，但是，這些策略已經得到了廣泛的使用，同時也存在一些問題。我們提出了一個新的方法，用以計算生物分子複合物的結合自由能，主要思路是動力學過程進行約束。將該方法套用到計算鈣調蛋白環鈣複合物的結合自由能，結果表明計算的相對親和力與實驗結果吻合得很好。3、蛋白質-RNA在近距離相互作用特點分析。我們開發了一種基於快速傅利葉變換的採樣算法—LEDock，來計算相距一定距離的蛋白質和RNA靜電相互作用情況。計算結果表明，在5Å到7Å範圍時，大部分蛋白質和RNA分子的取向與隨機分布存在著很大差別，更接近天然態複合體的取向。
