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内容简介

　　《新生物学丛书 蛋白质模拟：原理、发展和应用》对蛋白质分子模拟领域的原理、发展和应用，特别是对该领域的热点和难点问题，结合实际进行了深入的讨论。
　　《新生物学丛书 蛋白质模拟：原理、发展和应用》力求做到理论联系实际，学术思想新颖，内容主要包括分子动力学模拟方法、蛋白质复合物结构预测、用分子模拟方法研究蛋白质折叠、粗粒化模型、长程静电相互作用，以及药物分子设计方法与应用。
　　《新生物学丛书 蛋白质模拟：原理、发展和应用》不仅适合于从事计算生物学、蛋白质分子模拟和分子设计的专业技术人员，刚开始接触生物分子模拟的人员学习参考，而且可供高等学校及科研院所的教师、研究人员和研究生参考，也可选为分子模拟和生物信息学、系统生物学等课程的指定教材和参考书。

作者简介

　　王存新，1943年11月生，教授，博士生导师。1968年毕业于中国科学技术大学，1978～1998年在中国科大任教，1998年作为学术带头人调入北京工业大学工作。曾赴美国、法国、意大利从事合作研究多年。主要从事蛋白质模拟和药物设计研究。主持完成国家及省部级科研项目20余项，培养硕士、博士研究生50余人，在国内外学术期刊上发表论文200余篇，出版专著2部、译著1部，获国家发明专利10余项。曾获国家自然科学奖三等奖、中国科学院自然科学奖二等奖、国务院颁发的政府特殊津贴、北京市突出贡献专家、北京市教学名师等多项奖励和荣誉称号。

内页插图

目录

第一部分 分子动力学模拟方法
第1章 分子动力学模拟的原理、方法与进展
1．1 引言
1．2 生物大分子的经典力学模型与常见力场
1．2．1 经典力学模型
1．2．2 常见分子力场
1．3 积分算法
1．3．1 体系的动力学方程
1．3．2 动力学方程的数值解法
1．4 周期性边界条件
1．5 约束条件动力学模拟
1．5．1 SHAKE算法
1．5．2 LINCS算法
1．6 非键相互作用
1．6．1 短程相互作用
1．6．2 MD模拟中长程静电相互作用的常用算法
1．7 恒温恒压分子动力学模拟
1．7．1 温度控制方法
1．7．2 压力控制方法
1．8 溶剂模型
1．8．1 隐含溶剂模型
1．8．2 显含溶剂模型
1．9 分子动力学模拟的主要步骤
1．10 蛋白质分子动力学模拟的进展与前景
参考文献
第2章 拉伸分子动力学模拟
2．1 引言
2．2 拉伸分子动力学模拟方法
2．3 拉伸分子动力学模拟实例
2．3．1 周质结合蛋白与配体相互识别研究
2．3．2 抗癌多肽p28与肿瘤抑制蛋白p53的拉伸分子动力学研究
参考文献
第3章 膜蛋白体系的分子动力学模拟
3．1 引言
3．2 膜蛋白分子动力学模拟研究进展
3．2．1 膜的性质和脂质分子的类型
3．2．2 膜蛋白的性质和类型
3．2．3 分子动力学模拟在膜研究方面的应用
3．2．4 分子动力学模拟在膜蛋白体系的应用
3．3 膜蛋白体系分子动力学模拟的基本方法和步骤
3．4 BtuC-POPC膜蛋白体系的分子动力学模拟
3．4．1 研究背景
3．4．2 材料和方法
3．4．3 结果和讨论
3．4．4 总结和展望
参考文献
第4章 蛋白质与DNA相互作用的分子动力学模拟
4．1 引言
4．2 蛋白质与DNA识别的结构特征
4．2．1 DNA结合蛋白的结构特征
4．2．2 蛋白质-DNA复合物的作用位点特征
4．3 蛋白质-DNA识别的研究方法
4．3．1 蛋白质与DNA的相互作用模式
4．3．2 蛋白质-DNA相互作用的实验方法
4．3．3 蛋白质-DNA识别研究的分子模拟方法
4．4 HIV-1整合酶与病毒DNA识别的分子动力学模拟
4．4．1 研究背景及意义
4．4．2 体系和方法
4．4．3 结果和讨论
4．5 小结
参考文献
……

第二部分 蛋白质复合物结构预测
第三部分 用分子模拟方法研究蛋白质折叠
第四部分 关于粗粒化模型
第五部分 关于长程静电相瓦作用
第六部分 药物分子设计方法与应用

前言/序言

　　生物大分子的计算机模拟是伴随着生命科学和信息科学技术的发展而产生的一门新学科，它是一门由生物学、物理学、化学、计算机科学等多学科组成的交叉学科。其基本思想是从体系内原子间的相互作用出发，借助于计算机模拟，用来研究生物分子的结构和动力学性质。2013年诺贝尔化学奖授予马丁·卡普拉斯（Martin Karplus）、迈克尔·莱维特（Michael Levitt）和亚利耶·瓦谢尔（Arieh Warshel），以奖励他们在发展复杂化学及生物体系多尺度模型方面所做的贡献。可见生物大分子的计算机模拟己成为一个重要的研究领域，发展越来越快，对后基因组时代蛋白质科学的理论和应用研究具有深远的科学意义及重要的应用价值。在蛋白质结构预测、蛋白质折叠机理、蛋白质与配体的相互作用与识别、药物设计与筛选等方面的研究中将发挥越来越重要的作用。
　　作者在20世纪80年代初期开始涉足这一领域，是国内较早从事蛋白质计算模拟的研究人员之一。作者及其课题组针对国家重大需求与国际学术发展趋势，结合承担的国家科研项目，获得了一系列研究成果。经与科学出版社协商，计划结合本领域国内外发展现状，全面系统地总结30多年的工作经验，出版一本关于蛋白质模拟的专著，从交叉学科的角度，把握国内外新研究动向，探讨该领域发展的热点和难点问题，并结合课题组工作实际，给出应用实例，力求为从事该领域的研究人员提供新思想和新方法，以促进该学科的发展。
　　本书的内容涉及分子模拟领域十分广阔的范畴，各章节的作者都在该研究领域进行过多年的实践，并做出过许多研究工作，具有丰富的分子模拟研究经验。本书在出版过程中，课题组陈慰祖教授参与了出版方案的讨论和制定、书稿撰写的组织及内容审阅、修改和校对，做了大量认真细致的工作。本书将对蛋白质分子模拟领域的原理、发展和应用进行介绍，重点针对该领域的热点和难点问题，结合实际进行深入的讨论，力求做到理论联系实际、学术思想新颖。本书的内容主要包括以下六部分。
　　第1部分，分子动力学模拟方法。除了通常的分子动力学模拟原理和方法外，重点讨论分子动力学模拟方法在研究膜蛋白体系、蛋白质与DNA相互作用体系中的技术处理方法，以及如何用拉伸分子动力学模拟方法研究蛋白质与配体结合或解离过程的动力学性质。该部分的负责人是胡建平，撰写入有丛肖静、许先进、刘明、孙庭广、胡建平。
　　第二部分，蛋白质复合物结构预测。主要结合课题组多次参与国际上用分子对接方法预测蛋白质复合物结构竞赛（CAPRI）的实践经历，讲述蛋白质.蛋白质对接方法的关键难点问题，诸如如何充分搜索复合物构象、如何确定结合位点、如何设计正确有效的打分函数等问题。该部分的负责人是李春华，撰写入有李春华、龚新奇、常珊。
　　第三部分，用分子模拟方法研究蛋白质折叠。蛋白质折叠的机理是分子生物学领域目前尚未解决的、具有挑战性的问题。这部分内容主要涉及蛋白质折叠的新研究进展、如何用复杂网络方法和相对熵方法研究蛋白质折叠问题，并结合实际分析了大家十分关心的蛋白质折叠路径和折叠核的预测问题。该部分的负责人是苏计国，撰写人有苏计国、焦雄、齐立省。
　　第四部分，关于粗粒化模型。该模型是目前国际上处理复杂生物体系常用的理论方法，本书主要结合作者工作实际，探讨弹性网络模型和Go模型在蛋白质结构一功能关系研究中的应用。该部分的负责人和撰写入是苏计国。
　　第五部分，关于长程静电相互作用。这是分子模拟技术能否获得准确结果的关键问题，也是一个尚未完全解决的难点。作者结合自身工作实际，讲述长程静电相互作用的研究进展、处理长程静电相互作用的主要理论模型和方法，以及该方法在研究蛋白质相互作用中的应用。该部分的负责人是卢本卓，撰写人有彭波、卢本卓。
　　第六部分，药物分子设计方法与应用。这部分内容虽然已有许多专著详细论述过，但本书主要结合作者的工作实际，突出分子模拟方法在药物设计中的应用，力求具有新意，并重点讲述正向虚拟筛选和反向虚拟筛选方法、抗体药物设计、耐药性机理，以及高通量药物筛选技术和应用。该部分的负责人是谭建军，撰写入有谭建军、孔韧、许先进、刘明、张小轶、何红秋、刘斌。
　　本书不仅适合于从事计算生物学、蛋白质分子模拟和分子设计的专业技术人员，而且可供刚开始接触生物分子模拟的人员学习参考，可提供给高等学校及科研院所的教师、研究人员和研究生参考，也可选为分子模拟和生物信息学、系统生物学等课程的指定教材和参考书。
　　本书在出版过程中得到科学出版社罗静编辑的大力支持，并得到北京工业大学研究生院和北京工业大学生命科学与生物工程学院的资助，课题组在完成本书涉及的有关研究工作中，得到国家自然科学基金项目、科技部国际合作项目及北京市基金项目的支持，在此一并表示衷心感谢。
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