蛋白质格点模拟与温度适应性

来源 :中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院) | 被引量 : 1次 | 上传用户:longjayliu1
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蛋白质是一种最能体现生命特征的生物高分子。生命现象的本质特征是适应性。其中一个典型的现象是蛋白质的温度适应性,即不同的蛋白质可以在不同的温度下完成相似的功能。目前,蛋白质温度适应性的机理是一个非常重要的研究课题。该方面的研究进而可有助于理解蛋白质折叠和稳定性问题。本文将使用格点模型来分析蛋白质的温度适应性,它包括三个方面:第一方面是关于格点模拟中折叠模式的选择问题。格点模拟是研究蛋白质折叠一般性原理的重要方法,而折叠模式是格点模拟中的基本要素之一。目前格点模型模拟中有两种常用的折叠模式:动力学折叠和刚体旋转折叠。由于本文的研究采用格点模型模拟方法,为了选取一种合适的折叠模式,本文比较了两种折叠模式的热力学和动力学性质。结果表明动力学折叠模式可以更好的模拟蛋白质折叠过程,因此本文的研究采用动力学折叠模式。第二方面是研究蛋白质折叠温度的尺度效应。为了研究蛋白质的折叠温度是否和链长有关,也就是不同长度的蛋白质的最适折叠温度,本文对链长为10100的随机序列和设计序列进行了模拟,计算了它们的热容和超额化学势。结果表明在折叠子尺度附近的序列其折叠相变更显著,我们所研究的尺度范围内折叠温度是和序列长度成正比的。同时,蛋白质折叠的熵变也有明显的尺度效应:在我们研究的尺度范围内,熵变随着链长增加而逐渐减小,这在一定意义上表明实际蛋白偏好更小的折叠熵变。第三方面,我们以不同温度适应性的蛋白质的组成差异为主题,进行了蛋白质序列数据库的统计分析和依据组成差异性进行的格点模拟。与以往其他研究工作不同的是,我们同时对高嗜热、嗜热、适温、耐冷和嗜冷五种细菌进行了组成比较。根据结果分析,我们认为不同温度适应的蛋白质所存在的组成差异性是具有温度适应性意义的;并且发现热适应蛋白和冷适应蛋白的氨基酸组成差异性和原核生物蛋白与真核生物蛋白的氨基酸组成差异性是一致的,这对于生物进化的嗜热菌起源学说具有佐证意义。
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