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【目的】 采用分子动力学方法模拟生理状态下底物美罗培南和新德里金属-β-内酰胺酶（NewDelhimetallo-β-lactamase1，NDM-1）自由结合的全过程，揭示NDM-1结合底物的过程、路径和机制，为研发新型NDM-1酶抑制剂提供一定的理论依据。 【方法】 1.在蛋白质晶体数据库中选取无底物的NDM-1蛋白质晶体结构（PDBentry:3SPU）作为初始结构，并采用MCPB.py方法构建NDM-1活性中心锌离子及配位残基的力场。 2.计算美罗培南的原子电荷，优化美罗培南的初始结构以及力场参数。 3.利用Amber16软件的tleap模块构建模拟体系；SANDER模块对体系进行能量最小化、加热和平衡处理，然后采用PMEMD模块，利用graphicsprocessingunit（GPU）进行大批量的分子动力学(moleculardynamics,MD)模拟，以获得抗生素进入NDM-1活性中心的轨迹。 4.分析出现底物和酶结合事件的分子动力学模拟轨迹，并分析对应的底物结合构型，利用MM-PBSA计算各种构型的结合自由能。 5.利用Well-temperedMetadynamics计算活性中心附近区域自由能大小，并利用MEPSA（MinimumEnergyPathSurfaceAnalysis）软件计算最低自由能路径。 【结果】 1.成功构建了NDM-1活性中心锌离子力场。通过对比模拟结果与晶体结构的相关参数：NDM-1活性中心锌离子的分布情况，以及活性中心两个锌离子3?范围内水分子的分布情况。最终发现，NDM-1活性中心锌离子的位置和活性中心水分子的分布情况均与晶体结构有较好的重叠度，表明采用键合模型处理锌离子活性中心能较好的反映NDM-1活性中心的行为。 2.在550个分子动力学模拟轨迹中，有110条观察到了酶-底物结合事件。底物以五种结合姿态与酶结合，分别命名为A1、A2、B、C1和C2构型，对应的结合自由能△Gbind分别为-55.53kcal/mol、-69.04kcal/mol、-60.03kcal/mol、-62.73kcal/mol和-68.84kcal/mol。其中A1、A2为催化构型；B、C1和C2均为抑制构型。通过能量分解发现，NDM-1活性中心的两个锌离子Zn1、Zn2对底物结合贡献能量最大，残基H122、L125、H189、K211、H250以及C208等贡献能量次之。 3.直接分析110条发生酶-底物结合事件的轨迹发现，美罗培南分子可通过五条路径（P1-P5）进入NDM-1的活性中心。 4.通过Well-temperedMetadynamics技术获得了美罗培南分子与NDM-1活性中心及其周围结构相互作用的二维自由能全景图，进一步通过MEPSA软件计算发现底物进入活性中心呈现五条最低自由能路径（minimumfreeenergypath，MFEP）分别为MFEP1-MFEP5，并与直接分析轨迹观察到的五条路径（P1-P5）一一对应。 【结论】 我们通过大量的、长时间的、无指导的分子动力学模拟，成功的模拟了美罗培南在自由状态下经随机运动进入NDM-1活性中心的全部过程，揭示了美罗培南进入活性中心的五条路径（P1-P5），活性中心的美罗培南可呈现出催化和抑制的两种结合姿态。本研究揭示了底物进入NDM-1活性中心的过程以及最终的结合构型，可能为NDM-1抑制剂的研发提供一定的理论基础。