核糖开关（Riboswitch）是一类位于非编码mRNA特定区域上的能够直接结合小分子代谢物并通过构象变化以调控下游目的基因的转录和翻译的RNA结构元件。核糖开关具有高度保守性，对配体小分子识别具有高特异性和选择性，这使其成为一类新型的核酸药物靶点和新型抗生素靶标。嘌呤核糖开关是指特异性识别嘌呤及其嘌呤类似物的核糖开关。嘌呤核糖开关因其结构较为简单，最早解析了其晶体结构，成为目前研究最广泛的模型系统之一。尽管对嘌呤核糖开关在生物化学、遗传和结构等实验方面已展开了较广泛的研究及部分理论研究，但是嘌呤核糖开关识别配体分子作用机制还需要全方面、多层次的研究。分子动力学模拟可以从原子水平上来分析嘌呤核糖开关与配体小分子的作用特点，可以将配体与嘌呤核糖开关相互作用的微观结构信息与实验上宏观特性相联系，有利于进一步的理解嘌呤核糖开关的分子识别机制，对嘌呤核糖开关作为新型药物靶标和新型抗生素靶点的研发提供理论支撑。本文基于分子动力学模拟和热力学积分算法研究了嘌呤核糖开关特异性识别嘌呤及其类似物的本质，并进一步研究了复合物构象变化和配体高选择性的机制。选用 AMBER力场和 TIP3P水分子模型，对研究体系进行了全原子分子动力学模拟。主要研究了四个配体（GUA、6GU、2BP和XAN）与两个不同类型的嘌呤核糖开关（鸟嘌呤核糖开关及其C74U变异）的相互作用和核糖开关的构象变化，具体包括以下内容，用热力学积分算法计算了鸟嘌呤核糖开关（GR）结合四个配体的相对结合自由能，研究了GR复合物相对其C74U变异（GRA）复合物的相对结合自由能，并分析了配体分子分别与两类核糖开关作用的氢键形成、关键残基对配体的识别、6GU/2BP和GUA复合物比对、嘌呤核糖开关关键残基C74突变成U74以及和配体结合后的构象变化情况等。　　本研究分为五个部分：第一章为绪论部分，主要介绍了核糖开关的结构功能关系，分类方式以及调控机制；嘌呤核糖开关的结构功能，目前国际研究进展及未来应用前景。第二章主要介绍了分子动力学模拟的基本思想，包括分子动力学模拟方法的基本理论，力场及其分类，AMBER软件/力场和动力学模拟在嘌呤核糖开关的应用。第三章是研究对象与方法。主要介绍了模拟前期的系统准备、具体分子动力学模拟方法和热力学积分算法。第四章为研究结果与分析。首先利用热力学积分算法计算了鸟嘌呤核糖开关（GR）结合四个配体的相对结合自由能，GR复合物相对GRA复合物的相对结合自由能，预测值与实验值对比分析、四个配体分别与两类核糖开关作用的氢键形成、结合自由能分解法分析了关键核苷酸对配体的识别、不同复合物之间结合模式的比对、嘌呤核糖开关关键残基C74突变成 U74和配体结合后的构象变化情况。第五章为总结和展望，总结了本文工作的主要结论和创新点。希望本文研究能够辅助实验研究促进对嘌呤核糖开关识别配体的认识，并对相关新药设计和研发提供理论支持。