细胞粘附是生物过程中普遍存在的一种现象,例如酵母细胞之间的絮凝,可以提高食品工业中酵母的沉降效率以及增强生物燃料的生产。酵母絮凝涉及细胞外寡聚甘露糖与其邻近细胞表面絮凝蛋白的结合。在酵母细胞絮凝蛋白家族中,其第一成员(Flo1p)是最有效的絮凝蛋白。其氮端结构域(N-Flo1p)与寡聚甘露糖的结合,直接影响着絮凝效果。本文拟用分子动力学模拟及分子对接等计算方法,确定对絮凝蛋白N-Flo1合适的突变体,以增强寡聚甘露糖与N-Flo1p的结合作用,从而为调控细胞粘附过程提供理论参考。1.通过计算N-Flo1p与甘露糖分子结合的复合物结构(晶体结构)在氨基酸残基突变前后的结合自由能,发现突变体复合物的结合自由能与野生型复合物相比并无显著提高,这表明晶体结构为甘露糖在活性位内的结合提供了能量最低结合姿势。。2.以晶体结构中甘露糖结合在N-Flo1p活性位的坐标中心作为分子对接的参考坐标。将采用GLYCAM-06j力场构建的甘露二糖、甘露三糖和甘露四糖对接至N-Flo1p的活性口袋,以确定絮凝蛋白的活性口袋至多可容纳甘露糖分子的数目。同时,对N-Flo1p与甘露二糖结合的复合物进行氨基酸残基突变研究。通过丙氨酸突变扫描确定了可以突变的残基位点,包括Q98、Q117和K194,然后,通过比较突变型和野生型絮凝蛋白分别与甘露二糖形成的复合物体系的结合自由能,发现Q117N和Q117R两个残基突变可导致体系的结合自由能由-22.63 kcal/mol分别下降至-32.44 kcal/mol和-35.86 kcal/mol,可明显改善N-Flo1p与甘露二糖的结合作用。经过分析复合物体系的氢键强弱、结合自由能分解以及活性位形状的变化,进一步确定残基突变对絮凝蛋白与甘露二糖结合作用的影响。3.使用含有三个甘露糖分子的甘露三糖用于评估寡聚甘露糖与突变型絮凝蛋白的结合强度。通过对以上选出的两个突变型和野生型复合物分子动力学模拟得到的轨迹进行详细的分析,比较氨基酸残基突变前后,复合物体系中RMSD波动、构象稳定性、形状变化和氢键占有率情况,以帮助理解寡聚甘露糖与絮凝蛋白之间的相互作用。本次研究不仅提出了Q117N和Q117R两个突变体可以改善絮凝蛋白N-Flo1p与寡聚甘露糖的结合能力,而且还展示了一种可应用于在其他生物过程中评估寡糖结合的计算方法。