武汉大学分子模拟实验第十二章生物大分子模拟

生物大分子模拟

指导老师：侯华 姓名：陆文心

专业：化学弘毅班 学号：2012301040179

日期：2014年12月18日（周四下午）

一、实验内容

问题12-3-1 获得PDB号为“1HCK”的蛋白（human cyclin-dependent kinase 2,i.e.，CDK2和ATP的结合晶体结构），并采用不同的模型观察其结构特点。

查阅文献可知，CDK2的第81号Glu与ATP分子的嘌呤环上N6上的氢、第83号Leu与ATP分子的嘌呤环上N1上的氢之间存在氢键，如下图：

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参考文献：

[1] Mark P. Thomas, Campbell McInnes, Peter M. Fischer, Protein Structures in Virtual Screening: A Case Study with CDK2. J. Med. Chem. 2006, 49, 92-104

[2] 白晓光,许乐幸,李祎亮等,基于靶蛋白结构的CDK2小分子抑制剂研究进展. Chinese Journal of New Drugs. 2011, 20(17), 1668

问题12-3-2 在样本文件中，创建冰的晶体结构，分别做温度为260K，273K，298K，373K下的分子动力学模拟（10ps），观察晶体结构的变化情况并做定性解释。

冰晶体原始结构：

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经MM2处理过后的结构：

①260K。 模拟过程：

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模拟结果：

总能量与势能随时间变化图：

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②273K。 模拟结果：

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总能量与势能随时间变化图：

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③298K。 模拟结果：

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总能量与势能随时间变化图：

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④373K。 模拟结果：

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总能量与势能随时间变化图：

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变化情况：温度升高时，晶体结构的混乱程度加大，变得越来越不规则；从能量随时间变化图也可以看出，体系的总能量和势能也越来越大。

定性解释：随着温度的升高，维持冰晶体结构的氢键逐渐被破坏，冰晶体也有原有的四面体配位结构逐渐向无规则的液态水转变。

问题12-3-3 分子对接。自行选择聚合物片段进行分子对接。 选择一个四肽片段。对接前：

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对接后效果图：

二、收获与感想

1. 通过在线使用PDB号下载蛋白质的构型，巩固了这一种建模方式；通过使用Chem3D

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左侧原子序号窗口，可以很方便地选中某个或某些原子，并能用球棍模型、丝带模型显示蛋白质分子。

2. 冰的独特晶体结构不需要自己创建（自己很难将每个水分子都摆放到合适的位置），从样本文件中调出即可；利用MM2分子力学方法可以迅速、方便地优化调整分子结构；通过不同温度下对冰晶体的分子动力学模拟，发现并能解释冰晶体的构型随温度升高的变化规律。

3. 通过调整特定几对原子之间的距离，成功使两个四肽分子对接。

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