1,1’-二萘基骨架的探针分子对氨基酸/氨基酸衍生物识别的研究

对1,1’-二萘基骨架的3个探针分子,采用Hyperchem和Gaussian 03先后进行分子力学优化、分子动力学模拟、半经验和HF/STO-3G水平几何构型优化。用AutoDock Vina将优化后的探针分子、配体分子α-氨基酸/α-氨基酸衍生物进行对接实验,获得相应的复合物的最佳作用模式并计算它们之间的亲和能。结果表明,理论计算所获得的探针分子与配体分子α-氨基酸/α-氨基酸衍生物之间的结合模式,与根据实验数据所推断的作用模式几乎完全相同;所计算的复合物之间的亲和能,也与实验测定的结合常数间有相同的变化趋势。     

底物结合对谷氨酰胺结合蛋白运动模式的影响

为了研究底物谷氨酰胺(glutamine,Gln)的结合对谷氨酰胺结合蛋白(glutamine binding protein,GlnBP)运动特点的影响,采用分子对接方法研究了未结合Gln的GlnBP开放构象结构(GlnBP_O)与Gln的结合模式,获得了GlnBP_O-Gln复合物结构,然后用分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟方法研究所获得的复合物的运动模式,并与GlnBP_O的运动模式相比较.结果表明:Gln特异性地结合在GlnBP_O的大结构域上,并且Gln的结合增加了GlnBP_O的闭合运动的速度和幅度.     

HIV-1 gp41蛋白与其抑制剂NB-2的结合模式

为了设计以HIV-1跨膜蛋白gp41为靶点的抑制剂,采用分子对接、分子动力学模拟及自由能计算方法研究了gp41与其抑制剂NB-2的结合模式,利用从头药物设计方法,通过改造NB-2的结构,设计了有效的gp41选择性抑制剂,并用分子对接方法评价了这些新化合物的结合模式和能力.从分子对接结果得到2种主要的NB-2与gp41的结合模式.分子动力学模拟和自由能计算结果表明,结合模式1优于模式2,所以模式1是比较合理的结合模式.从结合模式1出发设计了103个新的化合物,这些化合物具有已知gp41抑制剂所没有的结构特征且大部分化合物比NB-2与gp41的结合自由能低.得到的结合模式合理解释了NB-2与gp41的相互作用.     

A类G蛋白偶联受体:结构、功能、计算机辅助药物设计及分子动力学模拟

G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCR)是目前研究最广泛的药物靶标蛋白.超过30%的已上市药物以GPCR为靶点.这一重要的跨膜蛋白家族及其分子结构和功能一直是各大制药公司和学术界的研究热点.近年来,GPCR X射线衍射晶体学方面取得了重大突破,已有30多个A类GPCR的高分辨率结构得到了解析.这为基于结构的药物设计和GPCR功能研究提供了结构依据,以及新的药物靶点和药物设计策略.利用这些结构,计算机模拟方法也在GPCR的结构和功能研究中得到了广泛应用,并在过去几年中取得了一些突破性的成果.这些研究进展深化了对GPCR的动态结构、配体识别和激活机制等方面的理解.简要回顾近年来对A类GPCR的结构和功能研究方面的最新进展,并特别对计算机辅助药物设计和分子模拟在这方面的应用进行重点讨论.     

甲醇水溶液结构和扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同浓度甲醇水溶液的热力学、微观结构和动力学性质。模拟发现随着甲醇浓度的增加，溶液的超额混合焓呈先降低后增加的趋势，在XM（摩尔分数）为0．36时出现最小值，与实验结果相当吻合；甲醇分子配位圈内水分子的配位数NMw随甲醇浓度的增加而减小，水分子配位圈内水分子的配位数Nww也随甲醇浓度的增加而减小；溶质的加入使水分子间的间隙变小，配位数Nαβ与组成XM呈线性关系。     

ZSM-5分子筛对C6F12O/CO2混合气体及其过热分解产物吸附性能研究

目前C6F12O环保绝缘介质已在气体开关柜中得到应用,选择合适多孔材料对C6F12O混合气体分解产物吸附处理既能保证开关柜的稳定运行,也可为大力推广C6F12O环保气体开关柜的应用提供安全保障。本文通过气体吸附实验探究ZSM-5分子筛对C6F12O/CO2混合气体模拟过热故障后分解产物的吸附性能以及对两种主要绝缘介质C6F12O、CO2浓度的影响,同时基于分子动力学仿真模拟吸附过程,计算浓度分布函数、径向分布函数、扩散系数等动力学参数理清吸附机理。实验结果表明：模拟过热故障后C6F12O/CO2混合气体的主要分解产物为：C2F6、C3F8、C4F10、C3F6、C3F7H、C5F12和C6F14。ZSM-5分子筛对大部分分解产物都有吸附作用,对C3F8、C4F10、C3F7H三种分解气体吸附性能优异,吸附率均超过80%,对C2F6、C3F6分解气体有一定的吸附能力,但吸附效果不明显,对C5F12、C6F14分解气体基本不吸附。主绝缘介质C6F12O、CO2浓度较高,ZSM-5分子筛对其浓度影响较小,实验后吸附率分别为1.77%和0.25%。理论计算结果表明：ZSM-5分子筛能够很好地抑制动力学直径与自身孔径相当的气体分子（C2F6、C3F8、C4F10、C3F6、C3F7H）,对于体积过小或过大的气体分子（CO2、CF4、C5F12、C6F12O、C6F14）吸附作用不明显。ZSM-5分子筛可用于C6F12O环保绝缘气体开关柜中吸附处理分解产物,以保证设备安全稳定运行。同时,为相关电力防护设备中过滤材料的选择提供了参考。     

含圆孔Bi_2Te_3单晶拉伸变形的分子动力学模拟

Bi2Te3及其固溶体合金是研究较早,也是目前发展较为成熟的热电材料。利用Bi2Te3多体势函数采取分子动力学方法模拟了含圆孔的Bi2Te3单晶的单轴拉伸力学行为。模拟结果表明:弛豫过程后含孔圆洞模型的平均能量比无孔洞的能量要高,圆孔边缘的原子能量比其他区域的能量高。在拉伸过程中,孔洞边缘存在应力集中现象,模型的破坏从孔洞处开始逐渐扩展。对于不同孔径的模型,随着孔洞体积分数的增加Bi2Te3材料的等效弹性模量呈线性下降。     

分子动力学模拟Ti-Al合金非晶的形成与晶化

用分子动力学方法模拟了Ti-Al合金非晶的形成与晶化过程,非晶合金采用从熔融态淬火至室温的方法获得。通过对不同冷却速率淬火过程的模拟,得到了不同合金成分的非晶转变冷速,表明40-90 at%Al的合金非晶形成能力强,临界冷却速率低。构型分析表明：非晶合金主要由二十面体团簇和初晶团簇构成,非晶退火晶化的微观机理研究说明晶化的过程实际上是体系缺陷和二十面体团簇的数量降低、初晶数量和体积增大的过程。     

倒三角形纳米粗糙表面液滴润湿性分子动力学模拟

固体表面纳米结构可以有效地调控界面润湿特性,在材料能源等领域具有重要应用前景。改变纳米结构的几何尺寸能够在一定范围内调节润湿特性,但存在一定的局限性,调节固液间能量系数能够进一步改变界面的润湿特性。然而,纳米粗糙表面液滴在更大区间内的固液相互作用系数下的润湿特性研究甚少。本文采用分子动力学模拟的方法,研究了倒三角形纳米粗糙表面液滴在不同区间能量系数下呈现的润湿行为,并采用渗透率进行表征。结果发现：四个不同的区间内固液间能量系数对渗透率的作用规律不同,呈现出先增后减的趋势,液滴也依次呈现出显著的润湿态,对应润湿状态图中疏水的Cassie态到亲水的Wenzel态,而能量系数越过临界值(~7),Wenzel态再反转回显著的Cassie态;同时,液滴分子空间分布呈现明显的规律性,其底层原子在晶格线或晶面均衡分布,形似壁面原子的外延生长。本文的研究获得了能量系数对润湿性影响规律的全貌性认识,对纳米结构表面润湿性的设计和调控具有一定的指导意义。     

单晶铜弯曲裂纹萌生和扩展的分子动力学模拟

为了在微观尺度上研究单晶铜的弯曲裂纹萌生和扩展机理，建立了单晶铜弯曲变形的分子动力学模型，应用速度标定法控制温度，采用Morse势进行了单晶铜的弯曲变形分子动力学模拟。研究表明：应变能的不断积累使晶体内部产生空位，材料的裂纹萌生于空位，空位的合并形成纳米级裂纹，后续微观裂纹的扩展类似于宏观裂纹；裂纹缺陷促进了裂纹的萌生和扩展。     

单晶铜弯曲裂纹萌生和扩展的分子动力学模拟

为了在微观尺度上研究单晶铜的弯曲裂纹萌生和扩展机理,建立了单晶铜弯曲变形的分子动力学模型,应用速度标定法控制温度,采用Morse势进行了单晶铜的弯曲变形分子动力学模拟。研究表明:应变能的不断积累使晶体内部产生空位,材料的裂纹萌生于空位,空位的合并形成纳米级裂纹,后续微观裂纹的扩展类似于宏观裂纹;裂纹缺陷促进了裂纹的萌生和扩展。     

Fe75Cr12.5Mo12.5合金非晶/纳米晶化过程的分子动力学模拟

为模拟Fe75Cr12.5Mo12.5合金非晶/纳米晶化的整个过程,采用分子动力学方法,通过动力学弛豫、淬火和退火处理得到了Fe75Cr12.5Mo12.5合金的非晶/纳米晶态结构.采用径向分布函数(radius distribution function,RDF)和X线衍射图(X-ray diffraction,XRD),分析了模拟过程中各阶段的原子结构.结果表明:Fe75Cr12.5Mo12.5合金的非晶和纳米晶形成能力较强,添加非金属元素能进一步提高非晶形成能力.分子动力学模拟技术为铁基非晶/纳米晶的成分配比和工艺选择提供了理论依据.