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核糖开关是一类顺式作用的调控元件,大部分存在于微生物mRNA的5’端,真菌和植物中也有发现。细胞中的一些代谢物和离子能够结合到特定的核糖开关上,诱导构象发生变化进而调控下游基因的表达。这种调控在转录水平和翻译水平上都有可能发生。preQ1是Q(queuosine)生物合成过程中加载到氨酰tRNA上之前最后一步的自由前体。Q一般存在于几种特定tRNA反密码子的摆动位置上,决定翻译蛋白质的准确性和效率。目前已发现有三类核糖开关能够调控preQ1在细胞内的浓度,其中两类已经有较高分辨率的晶体结构,其中第二类preQ1核糖开关的NMR结构刚刚发布出来。目前针对preQ1-II核糖开关的研究已经取得了很多的进展,但是preQ1核糖开关如何通过结合从而诱导表达平台的构象变化的分子机制仍不清楚。因而我们利用多轨迹的分子动力学模拟数据构建了核苷酸/核苷酸相互作用的动态相关性网络,并且基于该动态相关性网络探讨了II类preQ1核糖开关的调控机制。结果表明,结合配体的相关性网络与未结合的存在显著的差异。网络类群分析表明preQ1结合的核糖开关体系中互作信息流能够顺利从preQ1结合口袋上的位点传递到RBS表达平台,而没有结合核糖开关体系信息流传递受阻。相互作用分析表明preQ1与核糖开关之间存在关键的疏水、氢键及静电相互作用。基于这些结果,我们提出preQ1的结合能够诱导调控核糖开关开闭的假设。这一假设也被突变体系的网络类群分析、结合自由能分析以及关键碱基的修饰分析所证实。最后,对于preQ1结合体系,我们找到了一条潜在的调控路径:A35-A51-U10-A11-G12-G56。对调控路径上的关键碱基的突变,证实了这条调控通路的存在。而在未结合配体的网络里,却没有找到相似的调控路径。研究结果证明分子动力学模拟结合动态网络分析的方法可以作为研究核糖开关结构与功能之间关系的一种常规方法。