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蛋白质或多肽错误折叠和聚集形成的纤维结构将导致产生一系列的神经退行性疾病,例如,阿尔茨海默病,II-型糖尿病,朊病毒病以及帕金森综合症,在这些淀粉样疾病中,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是最常见的一种。最新的研究表明,β-淀粉样多肽(β-amyloid,Aβ)是阿尔茨海默病患者大脑细胞外老年斑的主要成分,Aβ的聚集与阿尔茨海默病的发病机理有关。尽管,Aβ和细胞膜的相互作用对AD的发生和发展有着重要的影响,但是,Aβ和细胞膜之间相互作用的分子机制仍然缺乏原子水平上的详细分析。本文采用显示溶剂模型,运用全原子分子动力学模拟的方法从原子水平出发,主要研究了Aβ在细胞膜上吸附及聚集的详细动力学过程及机制,具体内容细节如下所示:(1)运用全原子分子动力学(MD)模拟的方法研究了Aβ25-35分别在DPPC和DPPG磷脂分子层上吸附的详细信息。分子动力学模拟结果表明,四种不同初始状态下的Aβ25-35以相同的吸附取向快速吸附到DPPC和DPPG磷脂双分子层的表面。吸附过程中带正电的氨基酸残基Lys28充当锚定作用,并且Aβ25-35和带负电的DPPG磷脂分子层有较强的静电作用。Aβ25-35在磷脂分子表面的吸附采取的是无规卷曲结构而不是α-螺旋和β-sheet结构,主要是因为在单体水平β-sheet结构的形成需要额外的肽链-肽链之间的相互作用。并且Aβ25-35在DPPG膜上吸附时疏水性氨基酸Ala30、Ile31、Ile32和Leu34更大程度的暴露在水溶液中。基于这些观察,我们的研究解释了Aβ从水溶液中到膜表面的吸附及结构变化机制。最后,我们发现Aβ25-35在两种磷脂分子层上的吸附并没有影响磷脂分子层的完整性以及磷脂分子尾部的有序性。(2)采用全原子分子动力学(MD)模拟的方法研究了Aβ29-35片段分别在水溶液和DPPG磷脂分子上聚集的详细动力学过程。我们的分子动力学模拟结果表明,Aβ29-35片段无论是在水溶液中还是在DPPG磷脂分子层上都能够发生一定程度的聚集,但是Aβ29-35片段在DPPG磷脂分子层上明显地聚集的比较快。与在水溶液中不同的是,DPPG磷脂分子层的存在使得Aβ29-35片段的结构发生了较大程度的改变,使得Aβ29-35在DPPG磷脂分子层上更加容易聚集。同时我们还得出Aβ29-35在水溶液中的聚集是肽链间疏水相互作用的结果,而Aβ29-35在DPPG磷脂分子上的聚集是肽链-肽链之间和肽链-DPPG之间相互作用的共同结果。最后,我们还发现Aβ29-35在DPPG磷脂分子层上的聚集对DPPG膜的厚度有一定程度上的量化影响,但是对磷脂分子尾部有序性具有可忽略不计的影响。在模拟时间范围内我们并没有观察到β-sheet结构的出现,这表明Aβ29-35在DPPG磷脂分子层上由无规卷曲到β-sheet的转变是一个非常缓慢的过程。我们的研究工作能够帮助人们详细地了解DPPG磷脂分子诱导肽链构象变化的机制,以及肽链在磷脂分子层表面聚集的动力学过程。