KRAS是RAS蛋白质家族(HRAS,NRAS和KRAS)中发生突变最多的蛋白。KRAS突变体可导致一系列癌症,包括结直肠癌(CRC),非小细胞肺癌(NSCLC)和胰腺癌(PDAC)。其中,由G12D突变导致的胰腺癌占45%,由G12C突变导致的肺癌高达46%,由G12S突变导致的结直肠癌也有15%。因此在药物研究中,KRAS的重要性是毋庸置疑的。人们对KRAS的结构和功能之间的认识,正在随着对Bucladesine供应商其晶体蛋白结构解析技术的不断突破而深入。尽管这些晶体结构可以展现KRAS蛋白质的结构信息,但它们是静态的,不能揭示KRAS蛋白的动态作用机制。因此,当前人们主要利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法探究KRAS蛋白或其他生物分子(核酸、多糖等)的动态行为及作用机制。本论文选取KR购买3-MethyladenineAS突变体及其靶向抑制剂作为研究对象,其分别为MRTX1133抑制剂与KRAS~(G12D)蛋白、AMG510抑制剂与KRAS~(G12C)蛋白、G12Si-5抑制剂与KRAS~(G12S)蛋白。围绕这三种已解析的晶体结构,利用常规无偏差分子动力学模拟、马尔科夫模型(Markov state model,MSM)及聚类分析(Cluster analysis)等方法对KRAS蛋白及其靶向抑制剂的抑制机理以及动态相互作用进行了详细的研究。本文的第一章介绍了研究课题的背景和相关内容。包括KRAS蛋白的基因、结构和作用机理,此外,还介绍了KRAS抑制剂的研究进展,尤其重点综述了目前取得重大突破的KRAS~(G12C)和KRAS~(G12D)抑制剂。在论文的第二章,主要概述了分子动力学模拟的理论和论文所用到的分析方法。包括分子动力学模拟的基本原理、主要步骤、力场、溶剂模型、能量最小化算法、恒温恒压算法、周期性边界条件、常用的模拟软件,此外,还对聚类分析和马尔科夫模型方法展开了详细的讨论。在论文的第三章,为了探索MRTX1133与KRAS~(G12D)的结合机制,尤其是MRTX1133如何在不触发KRAS~(G12D)活性功能的情况下与活性状态KRAS~(G12D)结合。本文使用全原子分子动力学模拟和马尔科夫模型(MSM)相结合的方法来探索MRTX1133及其类似物的抑制机制。从马尔科夫模型得到的平稳概率表明MRTX1133及其类似物可以稳定KRAS~(G12D)的活性和非活性状态,使其形成不同的构象。更值得注意的是,通过观察构象差异,MRTX1133及其类似物与Gly60通过氢键结合,使开关II区域和开关I区域稳定在Fungus bioimaging动态非活性构象中,从而实现抑制作用。在论文的第四章,利用分子动力学的方法,在原子层面上探究了三个突变蛋白(KRAS~(G12C)、KRAS~(G12D)、KRAS~(G12S))及其抑制剂(AMG510、MRTX1133、G12Si-5)的动态相互作用。通过均方根偏差(Root Mean Square Deviation,RMSD)的计算发现三个突变蛋白的骨架构象基本相似,并且三个抑制剂都很稳定。比较均方根波动(Root Mean Square Fluctuation,RMSF)后发现虽然三个突变蛋白的整体残基波动相似,但在开关I和开关II区域存在显著差异。在模拟过程中还发现了在KRAS突变体的晶体结构中未曾展现的相互作用。此外,残基G60与T35的距离分析揭示了AMG510、MRTX1133、G12Si-5分别能使KRAS~(G12C)、KRAS~(G12D)、KRAS~(G12S)处于非活性状态。论文的第五章对全文的工作进行了总结,并提出本文研究的下一步工作的方向。