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卤键作为药物靶标相互作用中与氢键平行的重要的非共价相互作用,近年来在药物设计领域受到越来越多的关注。与氢键不同,共价卤原子同时存在负电和正电区域(-hole),可同时形成卤键和氢键。这两种相互作用可以互相竞争和协同来调控药物与靶标的相互作用。同时,水分子在结合口袋附近广泛存在并可与共价卤原子形成氢键。但是,水分子如何与共价卤原子作用,如何发挥对药物靶标相互作用的调控机制,目前我们仍知之甚少。理解这一机制对于改进卤素药物提高药效和设计新的药物具有重要意义。本论文以重要癌症相关蛋白(P53)与其稳定剂(PhiKan5196(P96))相互作用为例,采用混合量子力学/分子力学(QM/MM)-分子动力学(MD)模拟方法,探究复合物中卤键/氢键的竞争协同机制,研究三个水分子对卤键的动态调控机制。论文研究思路如下:首先,作者采用了分子动力学模拟的方法得到了体系的轨迹。然后,利用动力学轨迹,通过对体系中的卤键、氢键进行概率分布分析和相关性分析,作者研究了三个水对卤键的重要作用以及对I原子极化效应的差异。接着,对所有轨迹构型进行了聚类,研究了三个水分子对卤键的动态极化效应。最后,作者计算了P96与受体间的电荷迁移积分和相互作用能,从QM的角度阐述了卤键与氢键的关系。通过本论文的研究,主要的得到以下结论:(1)三个水分子的存在能增强卤键。(2)一个水分子表现出了比其他两个水分子更强的极化效应。(3)三个水分子形成的氢键可以增强卤键,但由于空间位阻方面的影响,并不能同时达到最佳的极化效果。总的来说,本论文通过分子动力学模拟的方法,提供了水分子对卤键相互作用的影响以及氢键与卤键之间关系的新理解。并且,水分子对卤键的影响可用于含卤素的药物设计中。这种动态极化效应揭示了水分子在动力学模拟过程中对卤键的影响机制,这一机制对于研究其他蛋白质中的卤键/氢键相互作用具有重要的生物学意义。