病毒样颗粒VLPs(virus-like particles)是生物制药工程领域的研究热点之一,但因其在生产及储运过程中易受温度、pH值等因素的影响而发生裂解、聚集或沉淀,严重限制了 VLPs疫苗的工业转化和普遍应用。采用分子模拟,通过分子力学-泊松玻尔兹曼溶剂可及表面积(MM-PBSA)法可计算VLPs中蛋白亚基之间的结合自由能,从而为VLPs稳定性调控奠定理论基础;但该方法中的蛋白质介电常数多采用经验值,未考虑蛋白质分子结构及溶剂环境影响,从而影响结合自由能计算结果的准确性。乙型肝炎核心病毒样颗粒HBc-VLPs(hepatitis B core antigen virus-likeparticles)因稳定性好且易于改造,被作为疫苗载体广泛使用,但影响VLPs稳定性的控制机制尚不清楚。本工作以乙型肝炎核心病毒样颗粒HBc-VLP为研究对象,采用分子动力学模拟研究HBc-VLP中不同结构的亚基复合物的稳定性。论文提出根据蛋白亚基所处的大分子拥挤环境及溶剂环境对其介电常数进行统计计算,进而计算亚基分子间的结合自由能,获得该复合物结构的稳定性强弱。本文的主要研究内容如下:(1)分别以HBc-VLP中的二聚体、五聚体、六聚体及一个五聚体同两个六聚体形成的大复合物为研究对象,摒弃传统自由能计算方法中采用的蛋白亚基介电常数的经验性数值,提出通过研究蛋白亚基分子的偶极矩计算其介电常数。结果表明,蛋白亚基的介电常数受溶剂环境及不同复合物结构中蛋白亚基间的自组装结构的影响,进而影响溶剂化静电能。(2)采用上述计算所得不同体系中蛋白亚基的介电常数,通过MM-PBSA法计算HBc-VLP的不同复合物结构中蛋白亚基间的结合自由能。游离态多聚体中,蛋白亚基间的亲和作用强弱:二聚体>五聚体>六聚体。大复合物中,蛋白亚基间的亲和作用强弱:二聚体>六聚体>五聚体。对于所有模拟体系,范德华能和非极性溶剂化能均有利于维持各个复合物的稳定,静电能和极性溶剂化能则会减弱蛋白亚基间的亲和作用。如采用蛋白介电常数的经验值计算亚基间结合自由能,因未考虑蛋白分子在局部环境中呈现的电荷分布及静电作用,所得结果准确度不高。(3)高浓度离子产生的电偶极矩会改变溶剂的介电性质,进而改变蛋白亚基的介电常数及结合自由能。在大复合物体系中添加1.5mol/L的NaCl,模拟结果表明,五聚体内亚基间亲和作用增强,其它复合物中亚基间亲和作用减弱。因此,研究盐离子对VLPs体系亚基间结合能的影响需要根据离子浓度及蛋白亚基的自组装形式进行具体分析。