摘要
微管是一种细胞骨架，也是细胞有丝分裂纺锤体的主要成分。在细胞有丝分裂的过程中，微管通过动态的生长和解聚行为在有丝分裂中期将染色体排布到赤道面上，并在有丝分裂后期拉动两条染色单体分别向两极运动。微管在聚合态和解聚态之间的相互转化的特性叫做微管的动力学不稳定性，微管的这种动态行为受多种蛋白质的调控。MCAK蛋白（MCAK：mitoticcentromere-associatedkinesin）就是微管动力学不稳定性的一种重要的调控蛋白。MCAK蛋白是有丝分裂着丝粒相关驱动蛋白的简称，是驱动蛋白的一种，属于驱动蛋白-13家族。MCAK蛋白是一种特殊的驱动蛋白，其马达结构域位于蛋白的中部，无法与微管产生稳定的结合，而是沿微管做不定向的一维扩散运动。但是，MCAK蛋白可以同微管的末端产生稳定的结合，并且能够携带末端微管蛋白从微管脱离，进而将微管由聚合态转变为解聚态。到目前为止，MCAK蛋白上述工作过程的分子机制还不清楚。MCAK蛋白无论是沿微管的一维扩散运动还是稳定结合到微管末端并携带微管蛋白脱离微管的过程都需要其马达结构域与微管蛋白产生相互作用。本文利用分子动力学模拟计算的方法对MCAK蛋白马达结构域与正常微管蛋白和末端处于弯曲构象的微管蛋白之间的相互作用进行了研究。通过对模拟轨迹的系统分析，我们得到了MCAK蛋白马达结构域与正常微管和末端微管蛋白之间的相互作用细节，主要结论如下： （1）在马达结构域搜索微管结合位点时，微管蛋白的带电C末端（E-hook）对马达结构域有引导作用。 （2）MCAK蛋白的马达结构域与正常微管蛋白结合时主要结合在α-微管蛋白的H12螺旋上，与微管蛋白之间形成8个盐桥和3个氢键，相互作用强度较弱，有利于MCAK蛋白沿微管的一维扩散运动。 （3）MCAK蛋白的马达结构域能完全结合到末端处于弯曲构象的微管蛋白上，结合构象类似于传统驱动蛋白与微管的结合构象。马达结构域与末端微管蛋白之间共形成16个盐桥和21个氢键，结合强度较强，有利于携带末端微管蛋白从微管脱离。 （4）MCAK蛋白的L2在两种微管蛋白构象下与相邻微管蛋白异二聚体的β-微管蛋白都没有直接相互作用。MCAK蛋白与相邻微管蛋白异二聚体的联结可能是通过MCAK蛋白的颈部实现的。
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