開題報(bào)告：Elps和來源于雞的溶菌酶對接及動(dòng)力學(xué)模擬

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
學(xué)院：　化工學(xué)院　　　　　　　　　　專業(yè)班級：2009級生物工程（1）班

課題名稱 Elps和來源于雞的溶菌酶對接及動(dòng)力學(xué)模擬

1、本課題的的研究目的和意義：


類彈性蛋白多肽(Elastin-like polypeptides，ELPs)是一種具有彈性功能且對環(huán)境溫度非常敏感的人造基因工程蛋白質(zhì)聚合物。其結(jié)構(gòu)主要由五肽重復(fù)序列單元構(gòu)成，即（Val-Pro-Gly-*aa-Gly, VPG*G），源自于彈性蛋白的疏水區(qū)域，其中 *aa可以是除 Pro以外任一氨基酸。在蛋白質(zhì)純化方面，ELPs可融合目標(biāo)蛋白，再經(jīng)過一系列的處理最終達(dá)到純化蛋白的目的；組織工程上，ELPs常被當(dāng)做可再生及修繕的醫(yī)藥應(yīng)用于軟骨、椎骨的組織修復(fù)；此外，ELPs在醫(yī)學(xué)藥物載體上還有一定的應(yīng)用。
溶菌酶（lysozyme),即N-乙酰胞壁質(zhì)酶，是一種葡萄糖苷酶，作用于細(xì)菌細(xì)胞壁N-乙酰胞壁酸（NAM)的
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藝是鮮蛋-洗蛋-均質(zhì)-攪拌吸附-洗雜蛋白-洗脫-脫鹽(濃縮)-冷凍干燥-成品，這一系列的生產(chǎn)過程受到蛋清濃度、pH、NaCl濃度以及提取溫度的影響，生產(chǎn)的溶菌酶的易變性、產(chǎn)量低、純度低，雖然已有研究者通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)其生產(chǎn)工藝，但效果仍有很大的提高空間。而在實(shí)驗(yàn)室，有研究者采用吸附-洗脫-等電點(diǎn)沉淀-透析-噴霧干燥的方法來提高提取后的雞蛋清溶菌酶的活力，但這種方法提取出的溶菌酶量還是很低，效率不高。
已有研究表明，ELPs有自組裝、生物相容性、對刺激的敏感性等屬性，并且在體內(nèi)外的表達(dá)量很低，如果通過RDL使ELPs和蛋白質(zhì)分子融合，可以提高ELPs的表達(dá)量。此外，ELPs存在一個(gè)相變溫度（Tt),Tt會(huì)對與之融合的蛋白質(zhì)分子的物理性質(zhì)造成一定的影響。Tt取決于ELPs的分子量，ELP濃度，溶液的離子強(qiáng)度以及是否存在融合蛋白等，有研究指出，隨著ELPs長度的變高以及離子濃度的變低，Tt會(huì)變低。
有些研究者指出：隨著計(jì)算機(jī)處理能力的不斷增強(qiáng), 理論模擬方法得到迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用. 采用分子對接方法研究蛋白質(zhì)分子間相互作用與識別, 進(jìn)而預(yù)測復(fù)合物結(jié)構(gòu), 已成為研究該問題的有力的計(jì)算機(jī)模擬手段, 并可為實(shí)驗(yàn)工作提供有益的理論指導(dǎo).目前分子對接已開始應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)（CADD），運(yùn)用計(jì)算機(jī)化學(xué)基本原理，通過模擬藥物分子與受體生物大分子相互作用或通過分析已知藥物結(jié)構(gòu)與活性內(nèi)在關(guān)系，合理設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)先導(dǎo)化合物的藥物設(shè)計(jì)。
國外已有通過分子對接和動(dòng)力學(xué)模擬的方法來尋找新的藥物用于抑制醛糖還原酶2（ALR2）化合物，實(shí)驗(yàn)中用Hypo1（一種由26個(gè)化合物以及ALR2抑制物構(gòu)成的化合物）來確定ALR2的活性抑制位點(diǎn)，再通過分子對接以及重要氨基酸分子的動(dòng)力學(xué)模擬來計(jì)算它的結(jié)合親和力的候選分子，從而尋找到新的藥物。


3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：


主要內(nèi)容：
1）查閱資料對雞溶菌酶以及ELPs進(jìn)行了解
2）學(xué)習(xí)對分子對接軟件（Autodock）以及分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件（NAMD）
3）應(yīng)用軟件對ELPs和雞溶菌酶進(jìn)行分子對接并做結(jié)果分析
4）采用NAMD軟件模擬ELPs和雞溶菌酶對接物相變的整個(gè)過程，分析模擬過程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)
5）分析分子動(dòng)力學(xué)模擬的結(jié)果，找到雞溶菌酶的活性位點(diǎn)，從原子水平上探究對接物構(gòu)象隨溫度的變化而變化的分子機(jī)理，從而為以后的實(shí)驗(yàn)操作提供一定的理論基礎(chǔ)

成果形式：以論文的形式提交成果


4、 擬解決的關(guān)鍵問題：

1）獲得實(shí)驗(yàn)中所需要的溶菌酶和ELPs的PDF準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)文件
2）分子對接過程中柔性殘基的選取，對接區(qū)域的限定以及后期的數(shù)據(jù)分析
3）動(dòng)力學(xué)模擬過程中體系參數(shù)的選擇以及模擬終期整個(gè)系統(tǒng)的可靠性分析
4）找出溶菌酶可能性的殘基、關(guān)鍵位點(diǎn)以及氫鍵


5、研究思路、方法和步驟：

1）通過查閱文獻(xiàn)了解當(dāng)前國內(nèi)外對溶菌酶和ELPs的研究狀況
2）通過查閱文獻(xiàn)了解當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用分子對接以及分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法對分子進(jìn)行分析所取得的效果
3）網(wǎng)上下載安裝Autodock軟件、NAMD軟件并學(xué)習(xí)如何使用
4）通過Autodock軟件將ELPs和雞蛋清溶菌酶進(jìn)行分子對接
5）為NAMD準(zhǔn)備好各種必須的數(shù)據(jù)文件（PDB、PSF、PRM、RTF、COONF）
a、獲取ELPs和雞溶菌酶的PDB文件
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