随着计算机技术、分子生物学和计算化学的发展,蛋白质理论模拟已经成为一个重要的研究领域,为生物大分子的实验以及药物分子设计都提供了有力的支持。分子动力学是分子模拟手段中最为常见和有效的模拟手段之一。本文利用分子动力学对水蛭素进行了稳定性研究和修饰位点预测,并且用拉伸分子动力学对水蛭素/凝血酶体系进行相互作用的研究。水蛭素是有65个氨基酸残基的单链蛋白质,具有良好的抗凝血性质。水蛭素分子可分为N域和C域两个功能域。N域有3个二硫键,结构紧密,C域柔性很大。水蛭素在不同的条件下都显示出很强的稳定性,而唯一能使水蛭素失活的条件是高温和强碱性条件。为了从分子水平解释水蛭素失活的原因,本文采用分子动力学模拟水蛭素在高温和强碱性条件下的构象和状态,结果显示水蛭素的C域在该条件下发生折叠,从而导致了水蛭素的失活。水蛭素是迄今为止发现的特异性最好的凝血酶抑制剂,但由于其血浆半衰期很短,严重限制了其在临床上的抗凝应用。聚乙二醇（PEG）修饰是常用的提高蛋白和多肽类药物血浆半衰期的方法,PEG修饰水蛭素的位点通常是赖氨酸残基,但由于水蛭素的赖氨酸残基较多,导致修饰产物较杂,而实验手段确定水蛭素的PEG修饰位点比较困难。本文通过对水蛭素的分子动力学模拟,采用溶剂可及表面积作为判定赖氨酸残基修饰可能性的判断标准,预测了液相修饰条件下水蛭素的PEG修饰位点,并且通过对水蛭素＼凝血酶体系的模拟推断了水蛭素在固相条件下的修饰位点。结果表明在液相修饰的时候,水蛭素在水溶液中可被修饰的赖氨酸残基除Lys⁴⁷外,都容易被修饰。而在固相修饰的时候,水蛭素仅Lys³⁵,Lys²⁷容易被修饰,而且要得到活性高,稳定性好的修饰产物,Lys³⁵可能是比较好的修饰位点。水蛭素的N域与凝血酶的活性位点作用,而柔性很大的C域和凝血酶的次级纤维蛋白酶原识别位点作用。C域和N域和凝血酶不同部位的协同作用使得水蛭素/凝血酶复合体很稳定。本文用拉伸分子动力学方法研究了水蛭素和凝血酶之间的独特相互作用。结果显示,水蛭素的C域和N域的共同作用使得水蛭素/凝血酶复合体很稳定。而且C域与凝血酶的相互作用比N域更强,C域中Phe⁵⁶、Glu⁵⁷是主要的作用基团,这为我们设计有效而且简单的抗凝血小分子模板提供了借鉴。