开题报告：Elps和来源于鸡的溶菌酶对接及动力学模拟

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　化工学院　　　　　　　　　　专业班级：2009级生物工程（1）班

课题名称 Elps和来源于鸡的溶菌酶对接及动力学模拟

1、本课题的的研究目的和意义：


类弹性蛋白多肽(Elastin-like polypeptides，ELPs)是一种具有弹性功能且对环境温度非常敏感的人造基因工程蛋白质聚合物。其结构主要由五肽重复序列单元构成，即（Val-Pro-Gly-*aa-Gly, VPG*G），源自于弹性蛋白的疏水区域，其中 *aa可以是除 Pro以外任一氨基酸。在蛋白质纯化方面，ELPs可融合目标蛋白，再经过一系列的处理最终达到纯化蛋白的目的；组织工程上，ELPs常被当做可再生及修缮的医药应用于软骨、椎骨的组织修复；此外，ELPs在医学药物载体上还有一定的应用。
溶菌酶（lysozyme),即N-乙酰胞壁质酶，是一种葡萄糖苷酶，作用于细菌细胞壁N-乙酰胞壁酸（NAM)的
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艺是鲜蛋-洗蛋-均质-搅拌吸附-洗杂蛋白-洗脱-脱盐(浓缩)-冷冻干燥-成品，这一系列的生产过程受到蛋清浓度、pH、NaCl浓度以及提取温度的影响，生产的溶菌酶的易变性、产量低、纯度低，虽然已有研究者通过实验改进其生产工艺，但效果仍有很大的提高空间。而在实验室，有研究者采用吸附-洗脱-等电点沉淀-透析-喷雾干燥的方法来提高提取后的鸡蛋清溶菌酶的活力，但这种方法提取出的溶菌酶量还是很低，效率不高。
已有研究表明，ELPs有自组装、生物相容性、对刺激的敏感性等属性，并且在体内外的表达量很低，如果通过RDL使ELPs和蛋白质分子融合，可以提高ELPs的表达量。此外，ELPs存在一个相变温度（Tt),Tt会对与之融合的蛋白质分子的物理性质造成一定的影响。Tt取决于ELPs的分子量，ELP浓度，溶液的离子强度以及是否存在融合蛋白等，有研究指出，随着ELPs长度的变高以及离子浓度的变低，Tt会变低。
有些研究者指出：随着计算机处理能力的不断增强, 理论模拟方法得到迅速发展和广泛的应用. 采用分子对接方法研究蛋白质分子间相互作用与识别, 进而预测复合物结构, 已成为研究该问题的有力的计算机模拟手段, 并可为实验工作提供有益的理论指导.目前分子对接已开始应用于计算机辅助药物设计（CADD），运用计算机化学基本原理，通过模拟药物分子与受体生物大分子相互作用或通过分析已知药物结构与活性内在关系，合理设计新型结构先导化合物的药物设计。
国外已有通过分子对接和动力学模拟的方法来寻找新的药物用于抑制醛糖还原酶2（ALR2）化合物，实验中用Hypo1（一种由26个化合物以及ALR2抑制物构成的化合物）来确定ALR2的活性抑制位点，再通过分子对接以及重要氨基酸分子的动力学模拟来计算它的结合亲和力的候选分子，从而寻找到新的药物。


3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：


主要内容：
1）查阅资料对鸡溶菌酶以及ELPs进行了解
2）学习对分子对接软件（Autodock）以及分子动力学模拟软件（NAMD）
3）应用软件对ELPs和鸡溶菌酶进行分子对接并做结果分析
4）采用NAMD软件模拟ELPs和鸡溶菌酶对接物相变的整个过程，分析模拟过程中的热力学和动力学性质
5）分析分子动力学模拟的结果，找到鸡溶菌酶的活性位点，从原子水平上探究对接物构象随温度的变化而变化的分子机理，从而为以后的实验操作提供一定的理论基础

成果形式：以论文的形式提交成果


4、 拟解决的关键问题：

1）获得实验中所需要的溶菌酶和ELPs的PDF准确结构文件
2）分子对接过程中柔性残基的选取，对接区域的限定以及后期的数据分析
3）动力学模拟过程中体系参数的选择以及模拟终期整个系统的可靠性分析
4）找出溶菌酶可能性的残基、关键位点以及氢键


5、研究思路、方法和步骤：

1）通过查阅文献了解当前国内外对溶菌酶和ELPs的研究状况
2）通过查阅文献了解当前国内外应用分子对接以及分子动力学模拟的方法对分子进行分析所取得的效果
3）网上下载安装Autodock软件、NAMD软件并学习如何使用
4）通过Autodock软件将ELPs和鸡蛋清溶菌酶进行分子对接
5）为NAMD准备好各种必须的数据文件（PDB、PSF、PRM、RTF、COONF）
a、获取ELPs和鸡溶菌酶的PDB文件
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