分子动力学模拟别构抑制剂Efavirenz对HIV-1逆转录酶的作用

为了理解非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)与HIV-1逆转录酶(RT)的相互作用机制,利用新力场ff12SB对未结合和结合Efavirenz (EFV)逆转录酶的三种RT大分子体系分别进行了100 ns的长时间动力学模拟。通过分析EFV对RT结构的影响、不同残基柔性和不同体系构象的动力学行为等,发现EFV的结合会导致RT结构变化,从而影响RT的活性;证实了EFV的“分子楔”作用;还发现EFV的结合不但引起“拇指关节炎”,而且引起轻度“手指关节炎”;整个模拟过程中没有出现不同构象间的跃迁,但是无别构分子时的RT张开构象表现出明显的闭合倾向。这些结果有助于理解NNRTIs的抑制机制和RT构象变化的动力学性质。另外,还比较分析了模拟方法对计算结果的影响,对大分子体系的动力学模拟具有重要借鉴意义。     

LJ团簇和H2O团簇的局域优化计算

将传统分子动力学方法中时间积分步长定义成粒子的最大加速度、最大速度和变化的最大允许空间步长的函数,并给出了空间步长的确定方法.作为对这个算法有效性的检验,计算了较小Lennard-Jones团簇和H₂O团簇的稳定结构,发现了新的(H₂O)₁₃的最小能结构.     

NH3(H2O)4稳定结构的理论研究

先构建氨水团簇的模型势,并计算得到NH3(H2O)4的模型势异构体,从中选取稳定性较好的异构体作为初始结构,分别利用密度泛函方法和二级微扰理论在6-31G(d)和6-311++G(d,p)基组水平上逐级进行结构优化、频率和单点能计算.发现包括第2和第3稳定结构等12种新异构体;NH3(H2O)4的五边形环状结构的稳定性最好;这种极性混合分子簇的偶极矩大小和包含的氢键数都与结构的稳定性无必然联系.     

有机杂环分子的双光子吸收特性

利用少态模型和密度泛函理论计算了新近合成的三个具有有机杂环结构的苯并噻唑衍生物的非线性光学性质. 计算结果表明，随着有机分子的分子电子离域结构的增大，最大吸收峰红移.当共轭链较长时，共轭链的增长对增强分子双光子吸收截面的影响远大于吸电子基强度变化的影响.该类分子具有较好的双光子吸收特性.最后给出了三个分子的电荷转移过程.     

分子动力学研究2-乙酸苯并噻吩在HIV-1蛋白酶与抑制剂结合中的作用

为了研究别构小分子2-乙酸苯并噻吩(2FX)在HIV-1蛋白酶与抑制剂结合中的作用, 利用分子动力学方法分别对未结合和结合2FX的HIV-1蛋白酶抑制剂体系进行了100 ns的模拟, 模拟计算中对每种体系均采用两种新的分子力场ff99SBildn和ff12SB. 研究了2FX对体系构象的影响和两体系在不同力场下的动力学行为, 分析了两体系的均方根偏差和残基的B因子, 比较了计算结构和晶体结构, 最后采用MM-PB/GBSA两种方法计算了两体系的结合自由能. 研究表明, 两种力场计算的结果虽有差异, 但都说明2FX的结合导致蛋白酶构象的变化, 使得体系更加稳定, 尤其是flap的柔性减弱, 使得蛋白酶和抑制剂的结合更牢固; 另外, 还发现ff12SB力场动力学过程更稳定. 研究结果有助于为设计新的别构抑制剂提供理论依据.