非环形DNA解旋酶工作机理研究

本项目以解旋酶PcrA、Rep、RecQ、NS3 HCV和UvrD为例研究非环形DNA解旋酶分子马达沿单链DNA运动和解旋DNA的机理。研究内容包括从已得到的某个或几个化学状态的DNA解旋酶蛋白结构为基础，计算其它化学状态下的蛋白结构及其与单链和双链DNA相互作用势随化学状态的变化。通过这些构象的变化规律及其与DNA相互作用势的变化规律建立数学模型，定量计算和分析解旋酶沿单链DNA的定向持续运动和解旋双链DNA的过程。了解为什么某些解旋酶能够以单聚体形式进行DNA解旋而另一些则只能以双聚体或多聚体的形式进行DNA解旋，然而所有的非环形DNA解旋酶均能够以单聚体形式沿单链DNA做定向持续运动。利用所建模型分析和计算解旋酶的动力学特性，与已发表的实验结果比较，并预言新的结果，指导进一步的实验研究

编写并优化了分子动力学全原子模拟计算程序，用来模拟酶和马达蛋白的构象变化。利用构象变化模拟和唯象模型建立相结合的方法对DNA解旋酶及其它酶和马达蛋白的工作机理和动力学特性开展了深入的研究。通过分析对DNA解旋酶构象变化模拟所得的结果，建立了解旋酶沿单链DNA运动和解旋双链DNA的物理和数学模型，分析了解旋酶的动力学特性，解释了已发表的解旋酶的解旋速率随外负荷的变化规律。同时，对其它酶和马达蛋白（例如DNA聚合酶、端粒酶、DNA拓扑异构酶、运输分子马达kinesin等）的工作机制和动力学特性也进行了深入的理论研究。取得一系列重要进展，发表了许多重要的学术论文并出版专著一本。