中文摘要：

纤维素酶可以催化纤维素的水解，而这一过程是有效利用生物能源的关键，可是较低的转化率毫无疑问限制了其在工业上的应用。本项目旨在通过分子模拟方法研究纤维素酶催化纤维素水解的机理，并且模拟糖结合区域（CBM）结合糖分子的动力学过程，从而为后续的蛋白质工程研究提供有益的信息。我们具体地利用混合量子力学和分子力学方法研究了纤维素酶（Cel5A）催化纤维4糖水解的过程，研究结果表明其水解过程以构型保持的机理进行，而重要的变异体Y245G则并不能带来催化效率的提高。另外还研究了木聚糖酶催化反应机理，此外对于CBM17结合纤维寡糖的动力学模拟研究表明范德华相互作用力是蛋白质吸附在糖分子上的主要驱动力。显然我们的研究说明必须考虑多种纤维素的协同催化效应，以及将纤维素酶的多个区域（CD，CBM，linker region）综合考虑才有可能取得改进纤维素酶成功的可能。此外对于研究酶催化反应机理中所用的QM/MM方法，我们还讨论数类重要的水解反应机理，比如羧肽酶A以及青霉素水解酶（CphA）。值得注意的是我们的研究解决了羧肽酶A中理论与实验长期的矛盾。