自上世纪八十年代起,随着RNA干扰、miRNA和其他新功能非编码RNA的发现,RNA研究受到了空前的重视。细胞内RNA众多功能的发挥都需要与一定的蛋白质形成特异性相互作用才能实现。近年来研究发现很多疾病的发生都与蛋白质-RNA相互作用有关。因此,蛋白质-RNA专一性识别与相互作用研究具有重要的科学意义和应用价值,已成为当前生命科学领域的研究热点。该研究不但有助于深入理解分子间的相互作用与识别机理,而且能够极大促进应用领域,包括蛋白质工程和基于RNA的药物分子设计研究的进展。　　 阳离子-pi相互作用是近年来发现的一种存在于阳离子和芳香环之间的非键相互作用,它广泛存在于化学和生物分子中。一系列的理论和实验研究均表明,阳离子-pi作用对蛋白质功能的发挥和结构的稳定、蛋白质-核酸相互作用及药物-靶标的结合等皆起着重要的作用。该种相互作用的研究不仅可以丰富非键相互作用的理论,而且对于蛋白质等生物大分子上新的结合位点的发现及药物分子的设计等问题的研究皆具有重要的意义。随着分子生物学和结构生物学的发展,生物体中的阳离子-pi相互作用越来越为人们所重视。　　 核开关(Riboswitch)是一类新发现的具有重要功能的非编码RNA。它可以通过感知代谢物浓度的变化在不同阶段对基因的表达进行调控,如在转录终止、翻译起始、mRNA剪辑和加工等阶段,是除蛋白质以外的又一种调控基因表达的分子。核开关广泛存在于原核生物中,在某些真核生物(如真菌和植物)中也有发现。它在微生物的代谢调节和信号传导中所起的重要作用,使其成为新型的药物作用靶点,为新型抗生素的研发开辟了新的领域。在已发现的核开关中,腺嘌呤核开关体系最小,结构最简单,对其开展的研究也最为丰富,其中对其去折叠路径的研究是热点问题。　　 本论文包含两部分工作:　　 (1)蛋白质-RNA非冗余界面上阳离子-pi相互作用的统计分析.为进一步深入理解蛋白质-RNA相互作用的机制,我们分析了阳离子-pi相互作用对蛋白质和RNA分子结合的影响。对Cano等人建立的数据库中的282个非冗余界面(144个复合物结构)上的阳离子-pi相互作用进行了较全面的统计分析,并用量子化学的方法计算了钠离子与RNA的四种不同碱基及苯分子的相互作用能。　　 (2)腺嘌呤核开关的去折叠路径研究。利用课题组在模拟蛋白质去折叠路径中建立起来的迭代的高斯网络模型(GNM)和方法,对腺嘌呤核开关的去折叠过程进行了模拟和分析,着重考察了镁离子在稳定核开关结构中所起到的重要作用。根据RNA分子内部非键相互作用力的特点,我们对该模型和方法进行了改进,突出考虑了碱基配对和碱基堆叠的作用,并引入了镁离子的贡献。研究结果表明改进后的模型和方法能够适用于RNA分子去折叠路径的模拟,且得到的腺嘌呤核开关的去折叠路径与实验数据吻合较好。