摘要

研究蛋白质的二级结构是了解蛋白质的折叠模式、研究生论文查重三级结构以及更为复杂蛋白体系结构的基础，可为研究蛋白质的功能以及它们之间的相互作用模式提供有效思路。以GB1蛋白中二级结构发生形成过程的理论研究为例。而依靠传统的实验方法很难获取大规模蛋白质的二级结构信息，采用分子动力学学手段获得大部分蛋白质二级结构和三级结构的途径。我们在 OPLS-AA/L 和 OPLS-AA/C 力场下首先对天然态链球菌素G蛋白结构（Sys^1-56）及其截取碳端和氮端的肽链（Sys^1-40，Sys^9-50, Sys^20-56）在50 ns模拟过程中的结构特征进行了分析均方根偏差（RMSD）随时间的变化和构象分布，然后对他们的体系能量、均方根偏差和回旋半径以及三级结构进行分析，并以以此来确定GB1结构模型中哪一端对其结构活性和动力学特征的影响较大。同时研究发现该蛋白二级结构和其在蛋白质整体空间结构构象之间的差异。同时表明氢键作用极其稳定，不易断裂，表明该氢键作用对其结构折叠稳定至关重要。这些研究结果为揭示蛋白质二级结构预测三级结构提供重要理论依据，对于进一步认识该的功能及作用机制具有指导意义。

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1  引言

1.1  本研究的背景

蛋白质折叠转变的机制很早之前就已经成为了生物科学研究的热点问题，作为一个极其重要的研究课题，折叠转变机理的问题正吸引着成千上万的科学家前往探究。蛋白质折叠的问题属于生物学和物理学相交叉的学科内容，既需要探讨蛋白质组成结构的相关学科内容，也需要探讨分子动力学的相关问题。处于自由能极小的时候是蛋白质的折叠结构的最不会发生变化的热力学状态，根据目前的研究结果显示，与常规的分子动力学相互比较可以看出，热力学只能对蛋白质折叠结构的变化趋势进行预测，而真正的解决其折叠机制的问题。蛋白质的折叠结构发生变化，蛋白质能量由自由能极小的状态向不稳定的状态发展，例如变性蛋白和新生肽链的形成过程。当蛋白质的自由能由不稳定的状态转变为稳定的状态时，蛋白质完成折叠处于自由能极小的状态，这就是蛋白质折叠的过程。随着科学技术的发展，蛋白质折叠的研究逐渐发展成为生命科学前沿不得不探讨的问题，学者已经开始运用其它学科的技术和方法来研究蛋白质折叠的问题。例如，运用热力学的理论来探究蛋白质结构的变化趋势，运用分子动力学的方法来解决蛋白质折叠的过程，以及探讨其折叠过程中的蛋白质中间体的问题。目前研究成果显示，它在折叠的时候可以在很短的时间内结束，在折叠过程中的构象核与有关的部分肽段的二级结构的螺旋和转角有很大联系^[3]。

1.2  目的和意义

蛋白质一直被科学家们进行研究分析，蛋白质的很多问题已经被科学家们所解决，但是依旧存在新的问题等到科学家们去解答。蛋白质既是生物信息传递链的执行者，同时也是生物功能的主要组成部分。在生物界中，双链DNA在核内转录成为单链RNA,同时，RNA在核外凭借密码子翻译形成了蛋白质 。蛋白质的主要组成是氨基酸，由不同的氨基酸脱水羧合最后变成了肽键，再由肽键链接组成生命体中的复杂的有机化合物，执行生命体的各项功能。肽键链接形成的肽链，在不同分子间作用力的作用下，肽链在一定范围内折叠形成特定的空间结构，空间构造的差异使氨基酸相同的蛋白质在生命体中拥有不同的功能。科学研究显示，从一条肽链变成具有不同结构的、不同功能的活性蛋白质，需要经过非常多的不稳定的中间形态，最后达到稳定的折叠态，使蛋白质的自由能处于极低的状态即热力学稳定状态。

蛋白质的折叠是指从不稳定的情况向稳定的基态折叠变化的过程。研究蛋白质折叠转变的机理，不但可以掌握氨基酸序列决定蛋白质分子的二级结构的方法，而且可以帮助科学工作者假设蛋白质的结构以及结构所表现的蛋白质分子的功能。很多各个地区的研究者表示，氨基酸与氨基酸之间的相互影响决定着蛋白质折叠转变的机理。氨基酸与氨基酸之间的彼此作用一直是被学工作者付诸热情研究。例如，科学工作者开始对蛋白质的构象进行了许多的探究，然后有利用分子动力学的方法研究蛋白质折叠构成中在各种氨基酸序列的变化，同时，还通过图论的方法探究与蛋白质折叠变化中有关热力学问题的变化走向^[6]。

Trp-cage色氨酸笼并不是天然存在的，它是人类精心设计出来，对20多种氨基酸进行设计其中包括α螺旋，是人为的制造出来的。在蛋白质折叠机制中，好多人进行研究，现在就是利用迷你蛋白进行了解，期待得到更多发现，人们对它给予厚望。迷你蛋白承载人们的厚望，但是人们对它的了解并不是很多，它自己本身的构造人们了解的并不是清楚，这需要我们加快步伐，对迷你蛋白进行更多的研究和分析，以便于我们对了解折叠机构的情况更加清楚。本课题是在OPLS-AA/L和OPLS-AA/C力场下研究trp-cage二级结构折叠过程的动态变化，为更深的研究蛋白质折叠机理作为参考。