DNA鏈構象對蛋白質搜尋動力學的影響及多價態(tài)聚合物的超選擇性吸附研究.pdf

1、許多重要的生物過程依賴于蛋白質分子對于一段特定的DNA序列的精準快速識別。本文通過理論分析和三維朗之萬動力學模擬，對蛋白質在DNA鏈上搜尋目標位點的過程進行深入研究。我們驗證了理論推導的結果，并對3D/1D協(xié)助擴散機制(facilitated diffusion，F(xiàn)D)的細節(jié)進行了進一步的探究，分析不同蛋白質與DNA鏈吸引勢強度和不同鏈構象對于搜尋效率的影響。
　　在一定的鏈構象下，隨著吸引勢ε的增大，總搜尋時間會出現(xiàn)一個極小值。

2、跳躍次數(shù)njump隨ε增大而減小至穩(wěn)定值，同時，搜尋時間從依賴于3D擴散時間轉變?yōu)橐蕾囉?D滑行時間。根據(jù)理論推導以及模擬結果分析可以得到，過多的3D擴散時間或者1D滑行時間都不利于搜尋效率的提升，過多的τ1D可能導致重復搜尋一段序列，過短的τ1D則使得搜尋不充分。DNA鏈末端距的變化會影響其構象，在高分子鏈處于自由鏈穩(wěn)定狀態(tài)附近時，可以得到搜尋時間的極小值。跳躍距離隨末端距大小變化曲線表明，卷曲的高分子鏈更傾向于在蛋白質解離后發(fā)生鏈間

3、跳躍，即在離原位點較遠的位點進行再結合，增大了跳躍距離，從而提高搜尋效率。以上因素可以解釋最優(yōu)構象和最小搜尋時間的出現(xiàn)。
　　多價態(tài)相互作用，指的是多配體和多受體之間的多價態(tài)結合，這種多價態(tài)相互作用在生物體內(nèi)普遍存在，比如酶的催化、細胞吸附、病毒或是細菌與細胞的結合、細胞間的信號傳遞等生理過程。相比于單配體和單受體的結合，多價態(tài)結合具有結合作用力強、結合速度快等優(yōu)點。雖然多價態(tài)相互作用的重要性得到廣泛的認可，但是其相互作用機制并不

4、是很明確。
　　我們通過三維朗之萬動力學模擬，研究多價態(tài)高分子鏈與帶有受體的膜表面的吸附行為。研究結果表明，多價態(tài)聚合物的吸附呈現(xiàn)超選擇性，即在一定范圍內(nèi)，隨著吸附表面的受體密度的增加，與吸附表面受體相結合的多價態(tài)配體的數(shù)量急劇增長，呈現(xiàn)非線性狀態(tài)。而且，我們發(fā)現(xiàn)隨著高配體密度φ增大，超選擇性的表征參數(shù)α在較低的受體密度ψ達到極大值αmax，而多價態(tài)聚合物表現(xiàn)出超選擇性行為（即α＞1）的范圍有所減小。此外，我們研究了多價態(tài)聚合物在