驅(qū)動(dòng)蛋白馬達(dá)與微管間的弱相互作用的分析.pdf

1、生命在于運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)是生命體的一個(gè)本質(zhì)特征，生命體系中大多數(shù)形式的運(yùn)動(dòng)都是通過一種很小的蛋白機(jī)器來完成的，這種機(jī)器稱為分子馬達(dá)。這些分子馬達(dá)沿著細(xì)胞質(zhì)中運(yùn)動(dòng)軌道，轉(zhuǎn)運(yùn)廣泛的物質(zhì)，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞的移動(dòng)，促使細(xì)胞的分裂，分子馬達(dá)的缺陷可以引起嚴(yán)重的疾病甚至導(dǎo)致個(gè)體死亡。分子馬達(dá)中的kinesin（驅(qū)動(dòng)蛋白）以ATP為能量來源，沿著微管運(yùn)動(dòng)。雖然對kinesin的功能已經(jīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，但是人們現(xiàn)在依然不清楚kinesin是如何水解ATP，并將

2、水解過程中ATP所釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。對這些問題的研究，是當(dāng)前生命科學(xué)領(lǐng)域最前沿的課題之一。 為了探測驅(qū)動(dòng)蛋白的微觀運(yùn)動(dòng)機(jī)制，我們以一類單頭驅(qū)動(dòng)蛋白馬達(dá)KIF1A作為研究對象，這種馬達(dá)具有高前進(jìn)性，可以沿微管連續(xù)前進(jìn)上百步而不從微管上脫落。馬達(dá)與微管間存在多種相互作用力，其中包括氫鍵相互作用、疏水相互作用和靜電相互作用。這些相互作用都屬于非鍵相互作用，因而可以被叫做弱相互作用，這些弱相互作用是分子間相互作用的主要形式。

3、 氫鍵在生命體系中大量存在并起著至關(guān)重要的作用，例如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成主要靠的就是氫鍵。在分子馬達(dá)沿微管前進(jìn)過程中，與微管相互作用的馬達(dá)中的氨基酸存在高電負(fù)性原子，與馬達(dá)相互作用的微管上的氨基酸也存在高電負(fù)性原子，在此條件下很容易形成氫鍵。所以，馬達(dá)與微管相互作用中，對氫鍵的分析是非常重要的。 本文仔細(xì)分析了KIF1A馬達(dá)蛋白在AMP-PNP（ATP類似物）態(tài)和ADP態(tài)下與微管結(jié)合時(shí)氫鍵體系的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)馬達(dá)在AT