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BET(Bromodomain and extra terminal)蛋白是溴结构域(Bromodomain,BRD)蛋白的一类,它可以选择性地与组蛋白尾部的乙酰化赖氨酸相结合。通过这种结合,染色质重塑因子和转录因子等会移动到特定的基因转录位点,从而调节一系列重要的生物学活动。BET蛋白中的Bromodomain-containing protein 4(BRD4)蛋白在不同组织中可以参与调控细胞周期进展、细胞凋亡以及细胞分化等活动。在细胞恶性转化和肿瘤的发生发展进程中,BRD4蛋白起着关键作用。抑制BRD4蛋白活性可获得炎症和多种癌症等疾病的潜在疗效。因此,BRD4蛋白作为治疗癌症的一个有前景的靶标,其对应的抑制剂在抗癌药物的修饰和设计中有广泛的应用价值。本文中,我们对BET蛋白家族的亚家族蛋白与小分子抑制剂结合的相互作用机制进行了研究。第四章中采用分子动力学模拟和主成分分析等方法,研究了抑制剂XD29(57G)、XD35(57F)和XD28(L28)与BRD4第一结构域蛋白(BRD4-1)结合时对BRD4-1蛋白构象的影响。结果表明,抑制剂结合明显影响了BRD4-1蛋白中ZA-Loop的运动。此外,为了进一步研究三种抑制剂与BRD4-1蛋白的结合能力,我们采用分子力学泊松-玻尔兹曼表面积(MM-PBSA)方法计算了抑制剂与BRD4-1蛋白的结合自由能,计算结果表明L28与BRD4-1蛋白的结合能力最强。能量分解和氢键分析表明,残基Pro82、Leu92、Asn140和Ile146在BRD4-1与抑制剂的结合过程中起着重要作用。第五章我们研究了抑制剂RVX297、BSP、JQ1、SF2523和CPD2与BRD4蛋白的两个结构域(BD1和BD2)的结合选择性。结果表明,抑制剂结合对BD1和BD2中ZA-Loop的运动有不同的影响,丙氨酸突变和抑制剂与残基的相互作用谱表明,五种抑制剂对BD1和BD2的结合选择性具有明显的差异。结合自由能计算结果显示抑制剂RVX297、BSP和JQ1与BD2的结合能力强于与BD1的结合,而SF2523与BD2的结合能力明显弱于SF2523与BD1的结合能力,而CPD2对BD1和BD2的选择性没有太大差异。第六章中BRDs家族的BRD9和BRD4蛋白在不同组织中具有不同的生理功能。在本工作中,我们研究了三种抑制剂N1D、TVU和5V2对BRD9和BRD4的选择性机制,结果表明三种抑制剂与BRD9的结合比与BRD4的结合更紧密。能量分解表明位于两种蛋白质的BC-Loop和ZA-Loop的一些重要残基,如BRD9的Phe44、Ile53、Asn100、Thr104和BRD4的Pro82、Lys91、Asn140、Asp144,通过静电和范德华等相互作用在抑制剂对BRD9和BRD4的选择性中起重要作用。采用分子动力学模拟,既能获得分子体系随时间演变的动态信息,也可以得到关于体系的相关热力学信息。我们期望通过本文的分子动力学研究不仅有助于进一步了解抑制剂结合引起的蛋白内部动力学变化,也可以为BRDs家族中各蛋白的高效选择性抗癌药物的设计提供一定的理论基础。