摘要:CRISPR-Cas9系统是一种操作简单、灵活性好、识别和切割效率高的基因编辑技术,具有用于基因治疗的潜能。然而,由于该系统的主要组分Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)蛋白过大,难于向靶细胞运输,因而亟需构建截短体蛋白,以提高系统的运输效率、扩展其应用前景。前期结构研究表明,SpCas9结构域分界清晰,各结构域功能相对独立又彼此协同,易于通过对各结构域进行分步改造实现蛋白截短优化。但报道的晶体结构缺乏SpCas9的全长结构,及结构域间相互作用的关键信息。针对此问题,本文运用分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟和动态网络分析方法研究SpCas9-sgRNA-DNA复合物结构。我们首先对已有晶体结构的缺失片段进行补齐,构建了一个包含全长SpCas9及DNA链的三元复合物原子结构。然后对复合物结构进行长时间尺度MD模拟,通过动态网络分析方法分析了SpCas9蛋白各结构域间的相互作用,找出影响SpCas9结构域间相互作用的关键氨基酸。与已有实验结果比较,所识别的位点是SpCas9蛋白正常工作的关键氨基酸。因此,本研究不仅可以加深人们对SpCas9作用机制的了解,也为SpCas9蛋白的优化改造提供理论指导。