蛋白质和核酸是生命体中最为重要的两类生物大分子。细胞各种重要的生物学过程(信号的转导、细胞对外界环境及内环境变化的反应等)是通过生物体内蛋白质与其他物质的相互作用为纽带来实现的。蛋白质与核酸的相互作用是分子生物学研究的中心问题之一。虽然蛋白质与核酸相互作用的研究已经取得了一定的研究成果,但仍有许多问题有待解决。进一步研究核酸被蛋白质识别的机制及其相互作用需要生物学、化学、物理学、计算机学等多学科的协作。在本工作中,我们通过对两类关键蛋白质(NAD+依赖的DNA连接酶和PTB蛋白)与核酸的相互作用的研究,揭示了这两类蛋白质与核酸的识别特点,以及他们相互结合过程在序列和结构上的规律,讨论了这些特点、规律和蛋白质功能的关系,进而加深了我们对蛋白质与核酸的相互作用的理解。　　 DNA连接酶属于共价的核苷酸转移酶超家族,在DNA的复制,重组和修复中起了关键作用,是一类古老而重要的酶。DNA连接酶利用NAD+或ATP中的能量催化DNA中相邻的5磷酸基与3羟基间形成磷酸二酯键,使DNA切口封合,连接DNA片段。目前DNA连接酶与nicked DNA的识别机制仍然没有被完全认识。在本工作中,我们首次在NAD+依赖的DNA连接酶中发现了该类酶特有的三个motif。通过在残基水平计算复合物的非键结合能,显示出这些motifs位于与nicked DNA结合的区域,其中的R136(motif A)、R200(motif B)、R333(motif C)高度保守且具有强相互作用。分析还显示,先前定义的该家族的五个特征motifs中,仅有三个具有较强的非键作用。进一步分析了其他DNA连接酶的复合物非键相互作用能量后,我们提出了DNA连接酶识别和结合DNA的假说,解释了DNA连接酶利用不同拓扑结构识别nicked DNA的现象。　　 本文的另一部分工作是分析了PTB蛋白与RNA结合的亲合性以及研究了其与RNA中CU富集区的特异识别机制。PTB(Polypyrimidine tract bindingprotein)是一类真核生物中普遍存在的RNA结合蛋白,其中的主要功能之一是作为抑制因子参与了mRNA的可变剪切。PTB蛋白特异识别CU富集的RNA区,其识别机制善待阐明。我们发现了PTB蛋白中新的结合区,即在PTB蛋白beta结合面的beta4上的丝氨酸及临近的极性残基特异结合RNA的胞嘧啶C。我们利用基于MM/PBSA方法计算结合自由能的protocol进行PTB蛋白与RNA的结合紧密程度的分析,计算并比较了特异结合胞嘧啶C的氨基酸突变前后的结合自由能,突变体的结合自由能大幅升高,表明突变体结合RNA较之天然结构极不稳定,即beta4结合区对RNA结合至关重要。动力学模拟显示,特异结合的残基和胞嘧啶C能稳定的形成氢键,显示出特异结合的特点。PTB蛋白的Beta4上的这一结合区是新发现的结合位点,其具有对RNA的强亲合力和特异识别RNA中胞嘧啶的特性。　　 在本研究中,围绕DS和PP软件平台进行的计算模块开发主要采用了三种策略:一是通过整合Perl程序到DS的Scripts菜单栏中,在DS可视化界面下进行操作。二是通过Pipeline Pilot整合componet形成新的protocol。三是从命令行调用DS函数集进行批量计算。我们发展的自动化批量计算残基水平非键相互作用能的protocol和基于MM/PBSA的结合自由能计算的protocol已经应用在我们对蛋白和核酸相互作用的研究中。