纤维素酶Cel7A中“间隔供水机制”的分子动力学研究
本文关键词：纤维素酶Cel7A中“间隔供水机制”的分子动力学研究
更多相关文章： 纤维素酶 催化水解反应 过程性内切酶 分子动力学模拟 结合自由能计算 间隔供水机制
【摘要】：来自埃默森蓝状菌的Cel7A是糖苷水解酶7家族中的过程性内切酶的一种。我们运用分子动力学模拟方法得到了Cel7A中底物糖链的还原末端位于不同位置的优化后的滑行和水解两种构象。同时,通过研究底物与蛋白之间的氢键来分析两者之间的相互作用。在滑动构象中,-5至+1的糖环位点与受体蛋白之间具有辅助底物链滑动的9个氢键,而在水解构象中则是-4至+2糖环位点与受体蛋白之间具有固定底物作用的6个氢键。此外,在研究配体与受体之间的氢键作用的同时,我们还发现了4个重要的疏水残基,它们在堵塞了底物结合通道并且阻止外部水分子从其他通道到达水解位置。在本文中,域互关联映射(Domain Cross-correlation Map)的分析显示了蛋白质内部运动相关的位置,包括了残基的自相关。均方根波动(Root Mean Square Fluctuations)分析代表了两个构象的不同片段的波动灵活性。为了进一步的为关键残基组的研究提供支持,我们还比较了在糖环+1和-1位置对应正下方的两个β折叠上得所有残基的位置变化情况,主要通过对于这两个构象中每个残基与选定位置的距离变化,进而发现关键残基的区别,通过比较这两个构象揭示了Cel7A的选择性供水机制。机制可以被描述为当底物的还原末端由滑动位置运动到水解位置时,His225由于底物的滑动被触动,发生了下推并且旋转,His225的变化通过反平行β折叠中的氢键传递给与之相邻股上的Glu209,并导致Glu209的平移。同时,由于Glu209与Asp211在蛋白β折叠的同一股上,所以Glu209的位置改变导致了Asp211的位置的改变,进一步使得当构象处于水解构象位置时Asp211接近水解中心,将在滑动构象中结合在其羧基上的水分子提供给水解位置的糖苷键。在水解反应完成之后,水解产物的产品纤维二糖将被排出蛋白之外,而底物会重新处于之前的滑动的构象的底物位置上,这样,Asp211恢复到水解发生之前的位置上,也就是其初始位置,周而复始发生水解。总之,Asp211作为研究的最主要的残基,可以比喻成一个运输水分子的电梯,将蛋白外部的水分子通过交替运输的形式运送到水解位置的糖苷键进而参与酶的催化水解反应。
【关键词】：纤维素酶 催化水解反应 过程性内切酶 分子动力学模拟 结合自由能计算 间隔供水机制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O629.8
【目录】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-10
- 第一章 绪论10-16
- 1.1 纤维素酶的特点及分类及研究意义10-12
- 1.2 纤维素酶家族和族系12
- 1.3 过程性内切纤维素酶的特点和功能简介12-13
- 1.4 纤维素酶的两种水解机制13-14
- 1.5 主要的研究内容14-16
- 第二章 理论基础和计算方法简介16-19
- 2.1 分子动力学16-17
- 2.2 结合自由能17-19
- 第三章 间隔性供水机制在ReCel7A水解中的研究19-44
- 3.1 简介：过程性内切纤维素酶Cel7A的结构特点水解模式和关键残基19-22
- 3.2 模拟结构的获得与实验操作22-24
- 3.2.1 初始结构的获得与处理22-24
- 3.2.2 常规分子动力学参数设置24
- 3.3 结果与讨论24-42
- 3.3.1 分子动力学模拟结果取样及两个构象的对比24-27
- 3.3.2 底物与周围残基形成的氢键及残基的作用27-31
- 3.3.3 运用域互关联映射（Domain Cross-correlation Map）与均方根波动（Root Mean Square Fluctuations）分析整体蛋白和相关位点31-34
- 3.3.4 推测“间隔性供水机制”和关键残基的作用机理34-39
- 3.3.5 间隔性供水机制39-40
- 3.3.6 进水通道40-42
- 3.4 总结42-44
- 参考文献44-50
- 个人简介及科研成果50-51
- 致谢51
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，本文编号：766114
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