學位論文
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Item 視網膜蛋白質的結構預測和動力學模擬(2006) 陳正君; CHENG-CHUN CHEN膜蛋白在細胞組成和生理等許多方面上扮演一個非常重要的角色，然而將其結晶進而利用X-ray、電子繞射等實驗技術來研究其摺疊動力學以及獲得高解析的結構之研究是非常困難，近代由於電腦運算技術的大躍進使得電腦模擬成為研究蛋白質結構、功能及摺疊力學的一個非常方便的工具。 視網膜蛋白質是一個由200多個胺基酸和7個α-helices二級結構所組成的蛋白質。因此，我們建構一個二階段的模型來預測膜蛋白的native structure，在第一階段，我們利用一個粗粒化的蒙地卡羅模型來模擬膜蛋白的α-螺旋之間的交互作用，進而得到一個膜蛋白native-like的近似結構，在此一階段我們可以得到在脂質膜中間平面(LMP)的均方根結構偏差(RMSD)，我們稱作RMSD-LMP，當每一個膜蛋白在第一階段所得到的最低能量的結構，其RMSD-LMP對bacteriorhodopsin (BR)、 halorhodopsin (HR)、 sensory rhodopsin II (SRII)依序為1.22 Å、1.64 Å、1.20 Å。 在第二階段，我們利用Amber套裝軟體建構一個all-atom的分子動力學模擬系統，更進一步的將我們在第一階段所得到的近似結構，在一個原子尺寸的模型中包含蛋白質所有原子的情況，使其結構更能接近native structure，而我們也得到蛋白質在骨幹上所有原子的RMSD，對BR而言，RMSD從第一階段的3.99 Å被進一步的改進到2.64 Å，對HR而言，RMSD從第一階段的2.59 Å被進一步的改進到1.89 Å，對SRII而言，RMSD從第一階段的3.12 Å被進一步的改進到1.92 Å。而我們也利用此一模擬模型成功的預測出SRI的結構。Item 穿膜蛋白質之結構預測(2009) 吳心蕙穿膜蛋白對於維持細胞間的正常運作具有極大的影響性，但因其難以利用X-ray晶體繞射來獲得高解析度的蛋白質結構，使進行原子等級的動力學研究相當不易。而因為穿膜蛋白位於脂質膜中的結構特性，與近代電腦演算能力的大幅躍進，使得電腦模擬成為研究蛋白質摺疊動力學的一大利器。 我們自PDB資料庫中匯出兩種retinal proteins－bacteriorhodopsin (BRD)和halorhodopsin (HRD) 結構中的七根穿膜螺旋之胺基酸序列，並配合AMBER套裝軟體演算出適合的二級結構，並取出其中的Cα原子座標來做為我們模型中的α螺旋結構。隨後將得到的七根螺旋結構隨機地插入雙層膜的模擬環境中，再計算模型中螺旋與環境及螺旋與螺旋間的交互作用，並配合蒙地卡羅演算法來獲得一具有最低能量且和PDB原始結構相似的穿膜蛋白質結構。在我們所得的預測結果和PDB原始結構間的均方根偏差值 (RMSD) 部分， BRD 和HRD的模擬結構分別為5.03 Å和6.70 Å。 爾後為了改進模型在預測傾斜角與方位角準度較差的部份，我們在補足結構中所有其他原子後，配合AMBER套裝軟體來進行10 ns的分子動力學模擬。在BRD與HRD的部份皆有效地降低傾斜角、方位角與PDB結構間的差異度，並同時將RMSD值分別降為4.38 Å和5.70 Å。