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1983年， Barre-Sinoussi等首次确认1型人类免疫缺陷病毒(HIV-1)是引起获得性免疫缺陷综合症(AIDS)的病原体。HIV-1进入细胞需要病毒和细胞膜融合，这一过程由包膜蛋白(Env)介导。病毒的env基因在内质网中形成蛋白前体gp160，经过在高尔基体糖基化修饰后被蛋白酶切割成gp120和gp41两种蛋白亚基。gp120与细胞膜的CD4受体和辅助受体CCR5或者CXCR4结合，引起构象改变，暴露出gp41蛋白，gp41介导膜融合过程。 在HIV-1入侵细胞的初始阶段，包膜蛋白在其中发挥了主要作用，在这一过程中可以分离出三种状态，分别是融合前的天然态、与受体和辅助受体结合后的激活态以及融合后的状态。然而，不同构象状态下包膜蛋白各组分的X射线晶体或电镜结构并不能提供HIV-1入侵细胞过程中包膜蛋白动态特征以及不同构象状态之间的变化路径。 分子动力学模拟(MD)是一种可以提供精确到原子尺度信息的方法，它广泛应用于化学、生物医学、材料科学等领域。它通过数值求解运动方程，得到体系中各原子运动随时间变化的动态细节和体系的热力学性质，是理解蛋白质-配体复合物结构与功能之间关系的有力工具。 本研究建立起了HIV-1入侵宿主细胞过程中不同时期包膜蛋白的三种结构，并利用分子动力学模拟的方法对其结构的稳定性和柔性进行了初步探索;此外，针对融合后的六螺旋束(6HB)构象，还借助了拉伸分子动力学的手段探究其高度稳定结构的内在原因，以及gp41是如何在膜融合中发挥作用的。 本文首先从蛋白质结构数据库(PDB)中选取已有的gp160/gp120结构坐标，构建了HIV-1侵染细胞过程中包膜蛋白的天然态和激活态初始结构模型，并利用序列比对，在蛋白质二级结构预测方法的帮助下，对初始结构中缺失的区域进行了二级结构重建及修补;而对于激活态的初始结构，单纯依赖结构预测并不能构建出完整结构，因此，借助另一个处在同一构象状态的gp120结构，以及已经构建好的天然态结构，建立了完整的三聚体结构。 对构建的完整天然态和激活态包膜蛋白gp140结构，本文通过分子动力学软件NAMD对它们进行了能量最小化和平衡，最终各得到了时长一微秒的模拟轨迹。经过分析发现，从天然态向激活态转变的过程中，gp120亚基发生了一定程度的面内旋转;而且，两个构象状态下V1/V2环和V3环的稳定性差异也跟它们结合不同的细胞表面蛋白（受体或辅助受体）有关。 目前的模型认为，在HIV-1入侵细胞的过程中，受体和辅助受体诱导的gp120构象变化使得gp41的融合多肽暴露出来，其羰基端和羧基端的重复序列在其后的膜融合过程中逐渐形成一种螺旋卷曲的构象，即六螺旋束，这一结构具有高度的稳定性。本文通过分子动力学模拟发现了大量氢键和疏水作用，验证了这种稳定性。后续的拉伸分子动力学方法对六螺旋束进行了解折叠模拟，鉴定出了这一过程中起作用的具体残基和关键相互作用;而且，模拟结果还发现，在六螺旋束的形成过程，羰基端和羧基端螺旋间存在着一定的协同相互作用。 HIV-1包膜糖蛋白在病毒入侵的过程中起着重要的作用，运用计算机模拟的手段，揭示gp120和gp41结构和功能上的特点，对开发以这两种蛋白为靶点的融合抑制剂具有重要意义。