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內容簡介

　　《新生物學叢書 蛋白質模擬：原理、發展和應用》對蛋白質分子模擬領域的原理、發展和應用，特彆是對該領域的熱點和難點問題，結閤實際進行瞭深入的討論。
　　《新生物學叢書 蛋白質模擬：原理、發展和應用》力求做到理論聯係實際，學術思想新穎，內容主要包括分子動力學模擬方法、蛋白質復閤物結構預測、用分子模擬方法研究蛋白質摺疊、粗粒化模型、長程靜電相互作用，以及藥物分子設計方法與應用。
　　《新生物學叢書 蛋白質模擬：原理、發展和應用》不僅適閤於從事計算生物學、蛋白質分子模擬和分子設計的專業技術人員，剛開始接觸生物分子模擬的人員學習參考，而且可供高等學校及科研院所的教師、研究人員和研究生參考，也可選為分子模擬和生物信息學、係統生物學等課程的指定教材和參考書。

作者簡介

　　王存新，1943年11月生，教授，博士生導師。1968年畢業於中國科學技術大學，1978～1998年在中國科大任教，1998年作為學術帶頭人調入北京工業大學工作。曾赴美國、法國、意大利從事閤作研究多年。主要從事蛋白質模擬和藥物設計研究。主持完成國傢及省部級科研項目20餘項，培養碩士、博士研究生50餘人，在國內外學術期刊上發錶論文200餘篇，齣版專著2部、譯著1部，獲國傢發明專利10餘項。曾獲國傢自然科學奬三等奬、中國科學院自然科學奬二等奬、國務院頒發的政府特殊津貼、北京市突齣貢獻專傢、北京市教學名師等多項奬勵和榮譽稱號。

內頁插圖

目錄

第一部分 分子動力學模擬方法
第1章 分子動力學模擬的原理、方法與進展
1．1 引言
1．2 生物大分子的經典力學模型與常見力場
1．2．1 經典力學模型
1．2．2 常見分子力場
1．3 積分算法
1．3．1 體係的動力學方程
1．3．2 動力學方程的數值解法
1．4 周期性邊界條件
1．5 約束條件動力學模擬
1．5．1 SHAKE算法
1．5．2 LINCS算法
1．6 非鍵相互作用
1．6．1 短程相互作用
1．6．2 MD模擬中長程靜電相互作用的常用算法
1．7 恒溫恒壓分子動力學模擬
1．7．1 溫度控製方法
1．7．2 壓力控製方法
1．8 溶劑模型
1．8．1 隱含溶劑模型
1．8．2 顯含溶劑模型
1．9 分子動力學模擬的主要步驟
1．10 蛋白質分子動力學模擬的進展與前景
參考文獻
第2章 拉伸分子動力學模擬
2．1 引言
2．2 拉伸分子動力學模擬方法
2．3 拉伸分子動力學模擬實例
2．3．1 周質結閤蛋白與配體相互識彆研究
2．3．2 抗癌多肽p28與腫瘤抑製蛋白p53的拉伸分子動力學研究
參考文獻
第3章 膜蛋白體係的分子動力學模擬
3．1 引言
3．2 膜蛋白分子動力學模擬研究進展
3．2．1 膜的性質和脂質分子的類型
3．2．2 膜蛋白的性質和類型
3．2．3 分子動力學模擬在膜研究方麵的應用
3．2．4 分子動力學模擬在膜蛋白體係的應用
3．3 膜蛋白體係分子動力學模擬的基本方法和步驟
3．4 BtuC-POPC膜蛋白體係的分子動力學模擬
3．4．1 研究背景
3．4．2 材料和方法
3．4．3 結果和討論
3．4．4 總結和展望
參考文獻
第4章 蛋白質與DNA相互作用的分子動力學模擬
4．1 引言
4．2 蛋白質與DNA識彆的結構特徵
4．2．1 DNA結閤蛋白的結構特徵
4．2．2 蛋白質-DNA復閤物的作用位點特徵
4．3 蛋白質-DNA識彆的研究方法
4．3．1 蛋白質與DNA的相互作用模式
4．3．2 蛋白質-DNA相互作用的實驗方法
4．3．3 蛋白質-DNA識彆研究的分子模擬方法
4．4 HIV-1整閤酶與病毒DNA識彆的分子動力學模擬
4．4．1 研究背景及意義
4．4．2 體係和方法
4．4．3 結果和討論
4．5 小結
參考文獻
……

第二部分 蛋白質復閤物結構預測
第三部分 用分子模擬方法研究蛋白質摺疊
第四部分 關於粗粒化模型
第五部分 關於長程靜電相瓦作用
第六部分 藥物分子設計方法與應用

前言/序言

　　生物大分子的計算機模擬是伴隨著生命科學和信息科學技術的發展而産生的一門新學科，它是一門由生物學、物理學、化學、計算機科學等多學科組成的交叉學科。其基本思想是從體係內原子間的相互作用齣發，藉助於計算機模擬，用來研究生物分子的結構和動力學性質。2013年諾貝爾化學奬授予馬丁·卡普拉斯（Martin Karplus）、邁剋爾·萊維特（Michael Levitt）和亞利耶·瓦謝爾（Arieh Warshel），以奬勵他們在發展復雜化學及生物體係多尺度模型方麵所做的貢獻。可見生物大分子的計算機模擬己成為一個重要的研究領域，發展越來越快，對後基因組時代蛋白質科學的理論和應用研究具有深遠的科學意義及重要的應用價值。在蛋白質結構預測、蛋白質摺疊機理、蛋白質與配體的相互作用與識彆、藥物設計與篩選等方麵的研究中將發揮越來越重要的作用。
　　作者在20世紀80年代初期開始涉足這一領域，是國內較早從事蛋白質計算模擬的研究人員之一。作者及其課題組針對國傢重大需求與國際學術發展趨勢，結閤承擔的國傢科研項目，獲得瞭一係列研究成果。經與科學齣版社協商，計劃結閤本領域國內外發展現狀，全麵係統地總結30多年的工作經驗，齣版一本關於蛋白質模擬的專著，從交叉學科的角度，把握國內外新研究動嚮，探討該領域發展的熱點和難點問題，並結閤課題組工作實際，給齣應用實例，力求為從事該領域的研究人員提供新思想和新方法，以促進該學科的發展。
　　本書的內容涉及分子模擬領域十分廣闊的範疇，各章節的作者都在該研究領域進行過多年的實踐，並做齣過許多研究工作，具有豐富的分子模擬研究經驗。本書在齣版過程中，課題組陳慰祖教授參與瞭齣版方案的討論和製定、書稿撰寫的組織及內容審閱、修改和校對，做瞭大量認真細緻的工作。本書將對蛋白質分子模擬領域的原理、發展和應用進行介紹，重點針對該領域的熱點和難點問題，結閤實際進行深入的討論，力求做到理論聯係實際、學術思想新穎。本書的內容主要包括以下六部分。
　　第1部分，分子動力學模擬方法。除瞭通常的分子動力學模擬原理和方法外，重點討論分子動力學模擬方法在研究膜蛋白體係、蛋白質與DNA相互作用體係中的技術處理方法，以及如何用拉伸分子動力學模擬方法研究蛋白質與配體結閤或解離過程的動力學性質。該部分的負責人是鬍建平，撰寫入有叢肖靜、許先進、劉明、孫庭廣、鬍建平。
　　第二部分，蛋白質復閤物結構預測。主要結閤課題組多次參與國際上用分子對接方法預測蛋白質復閤物結構競賽（CAPRI）的實踐經曆，講述蛋白質.蛋白質對接方法的關鍵難點問題，諸如如何充分搜索復閤物構象、如何確定結閤位點、如何設計正確有效的打分函數等問題。該部分的負責人是李春華，撰寫入有李春華、龔新奇、常珊。
　　第三部分，用分子模擬方法研究蛋白質摺疊。蛋白質摺疊的機理是分子生物學領域目前尚未解決的、具有挑戰性的問題。這部分內容主要涉及蛋白質摺疊的新研究進展、如何用復雜網絡方法和相對熵方法研究蛋白質摺疊問題，並結閤實際分析瞭大傢十分關心的蛋白質摺疊路徑和摺疊核的預測問題。該部分的負責人是蘇計國，撰寫人有蘇計國、焦雄、齊立省。
　　第四部分，關於粗粒化模型。該模型是目前國際上處理復雜生物體係常用的理論方法，本書主要結閤作者工作實際，探討彈性網絡模型和Go模型在蛋白質結構一功能關係研究中的應用。該部分的負責人和撰寫入是蘇計國。
　　第五部分，關於長程靜電相互作用。這是分子模擬技術能否獲得準確結果的關鍵問題，也是一個尚未完全解決的難點。作者結閤自身工作實際，講述長程靜電相互作用的研究進展、處理長程靜電相互作用的主要理論模型和方法，以及該方法在研究蛋白質相互作用中的應用。該部分的負責人是盧本卓，撰寫人有彭波、盧本卓。
　　第六部分，藥物分子設計方法與應用。這部分內容雖然已有許多專著詳細論述過，但本書主要結閤作者的工作實際，突齣分子模擬方法在藥物設計中的應用，力求具有新意，並重點講述正嚮虛擬篩選和反嚮虛擬篩選方法、抗體藥物設計、耐藥性機理，以及高通量藥物篩選技術和應用。該部分的負責人是譚建軍，撰寫入有譚建軍、孔韌、許先進、劉明、張小軼、何紅鞦、劉斌。
　　本書不僅適閤於從事計算生物學、蛋白質分子模擬和分子設計的專業技術人員，而且可供剛開始接觸生物分子模擬的人員學習參考，可提供給高等學校及科研院所的教師、研究人員和研究生參考，也可選為分子模擬和生物信息學、係統生物學等課程的指定教材和參考書。
　　本書在齣版過程中得到科學齣版社羅靜編輯的大力支持，並得到北京工業大學研究生院和北京工業大學生命科學與生物工程學院的資助，課題組在完成本書涉及的有關研究工作中，得到國傢自然科學基金項目、科技部國際閤作項目及北京市基金項目的支持，在此一並錶示衷心感謝。
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