基于蛋白表面相互作用的AChE定向固定化机理研究
发布时间：2021-02-22 01:44
近年来,环境污染和食品安全问题层出不穷,已成为大众广泛关注的话题。酶生物传感器（Enzymatic Biosensors,EBS）法与传统检测方法相比具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在线检测等优点,能够弥补传统实验室技术的不足,满足现场操作监测的需求,已在环境监测、食品检验等方面得到高度重视和广泛应用,并成为有机污染物快速检测重要发展趋势。目前,酶生物传感器设计及开发的主要问题在于解决酶蛋白分子固定在载体上的方式及固定化方法。针对传统酶固定化方法中存在的酶活性损失高的缺陷,本研究将乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase,AChE）作为研究对象,设计开发了一种全新的具有通用性的基于酶蛋白表面结构的定向固定化方法,并且阐明了定向固定化AChE的分子机制及机理,为酶的定向固定化研究开辟了一种全新的思路。具体阐述如下:一、定向固定化AChE设计。以酶蛋白三维晶体结构数据作为研究基础,构建完整的AChE三维分子模型。采用MOLCAD’s multi-channel方法,发现6个AChE蛋白表面潜在固定化位点,并基于蛋白表面结构的疏水性、电性、氢键供体/受体及凹陷结构...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?酶固定化方法示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｅｎｚｙｍｅ?ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ??（ａ：物理吸附，ｂ：共价键结合，ｃ：交联结合，ｄ：包埋固定，ｅ：定向固定化，ｆ：同定化酶结构说明）??
１．３．２乙酰胆碱酯酶结构与功能??１．３．２．〗乙酰胆碱酯酶氨基酸序列??智人的ＡＣｈＥ酶蛋白完整氨基酸序列（见图１－３，表１－２）由其ｃＤＮＡ序列推导而来，其蛋白??结构由共计５８３个氨基酸残基构成。ＡＣｈＥ酶蛋白分子量约为６５０００?Ｄａ左右。在ＡＣｈＥ分子结构??内含有三对分子内二硫键，形成三个二硫键环，其位置分别位于Ｃｙｓ－６９与Ｃｙｓ－９６、Ｃｙｓ－２５７与??Ｃｙｓ－２７２、Ｃｙｓ－４０９与Ｃｙｓ－５２９之间。同时，基于不同种类ＡＣｈＥ酶蛋白氨基酸序列比对结果，??ＡＣｈＥ酶活性中心（Ｓｅｒ－２０３）附近的氨基酸序列具有极大的保守性。??６??
?Ａｃｅｔａｔｅ?Ｃｈｏｌｉｎｅ??图１－２?ＡＣｈＥ催化反应化学原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＡＣｈＥ??（底物：乙酰胆碱；产物：乙酸和胆碱）??与此同时，ＡＣｈＥ还是有机憐类（Ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，０Ｐ）化合物和氣基甲酸酯类（Ｃａｒｂａｍａｔｅ，??ＣＢ）化合物的靶标。有机磷类和氨基甲酸酯类化合物在低浓度下即可与ＡＣｈＥ活性中心的丝氨酸??残基上的羟基共价结合，形成酰基化胆碱酯酶［３４］。由于这种ＡＣｈＥ与有机磷类和氨基甲酸酯类化??合物的结合过程不可逆，形成的酰基化胆碱酯酶十分稳定，进而造成ＡＣｈＥ的催化活性完全丧失，??导致ＡＣｈＥ在被抑制结合后很短时间内就会老化完全丧失催化功能。因此，基于此项特性ＡＣｈＥ??被广泛用于农药（包括马拉硫磷、辛硫磷、对硫磷、乐果、毒死蜱、克百威、灭多威等）〖３５－３８】和??神经毒剂（梭曼、沙林、塔崩、环沙林、ＶＸ等）相关物质检测的酶生物传感器的开发。??此外，多种医学研究己经确认，ＡＣｈＥ与人类重要的疾病阿尔兹海默症具有相关性＿。阿尔??兹海默症（Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ｓ?Ｄｉｓｅａｓｅ，?ＡＤ）俗称老年痴呆症，是一种神经退行性疾病，具有记忆力和??认知力逐步减退恶化的特点。因此
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子对接在药物虚拟筛选中的应用进展[J]. 张煜卓,戚涵姝,谷笑雨,李天乐,刘丽艳,于湛. 广州化学. 2017(06)
[2]分子对接技术在新药研发领域中的应用进展[J]. 乔会晶,戴子茹,葛广波,徐少贤,杨凌. 南阳师范学院学报. 2015(12)
[3]计算机辅助药物筛选平台及应用[J]. 宋新蕊,李达,陈洁,赵勇. 生物信息学. 2014(04)
[4]酶固定化研究进展[J]. 胡鹏程,陈光. 安徽农业科学. 2014(14)
[5]GPU计算:突破制约计算化学发展的瓶颈[J]. 刘松,鲍建樟,李长瑜,于建国. 科研信息化技术与应用. 2014(02)
[6]CUDA架构下分子动力学模拟的高速实现[J]. 陈捷捷,王彦浩,刘丹. 机械. 2013(12)
[7]酶定向固定化方法及应用的研究进展[J]. 李存存,张光亚. 化工进展. 2013(10)
[8]高性能大规模分子动力学的前沿进展——近35年生物体系的分子动力学模拟研究回顾[J]. 蔡文生,Christophe Chipot. 化学学报. 2013(02)
[9]分子动力学模拟与分子生物力学[J]. 吕守芹,龙勉. 生物物理学报. 2012(01)
[10]基于GPU的分子动力学模拟并行化及实现[J]. 费辉,张云泉,王可,许亚武. 计算机科学. 2011(09)
本文编号：3045249
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?酶固定化方法示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｅｎｚｙｍｅ?ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ??（ａ：物理吸附，ｂ：共价键结合，ｃ：交联结合，ｄ：包埋固定，ｅ：定向固定化，ｆ：同定化酶结构说明）??
１．３．２乙酰胆碱酯酶结构与功能??１．３．２．〗乙酰胆碱酯酶氨基酸序列??智人的ＡＣｈＥ酶蛋白完整氨基酸序列（见图１－３，表１－２）由其ｃＤＮＡ序列推导而来，其蛋白??结构由共计５８３个氨基酸残基构成。ＡＣｈＥ酶蛋白分子量约为６５０００?Ｄａ左右。在ＡＣｈＥ分子结构??内含有三对分子内二硫键，形成三个二硫键环，其位置分别位于Ｃｙｓ－６９与Ｃｙｓ－９６、Ｃｙｓ－２５７与??Ｃｙｓ－２７２、Ｃｙｓ－４０９与Ｃｙｓ－５２９之间。同时，基于不同种类ＡＣｈＥ酶蛋白氨基酸序列比对结果，??ＡＣｈＥ酶活性中心（Ｓｅｒ－２０３）附近的氨基酸序列具有极大的保守性。??６??
?Ａｃｅｔａｔｅ?Ｃｈｏｌｉｎｅ??图１－２?ＡＣｈＥ催化反应化学原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＡＣｈＥ??（底物：乙酰胆碱；产物：乙酸和胆碱）??与此同时，ＡＣｈＥ还是有机憐类（Ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，０Ｐ）化合物和氣基甲酸酯类（Ｃａｒｂａｍａｔｅ，??ＣＢ）化合物的靶标。有机磷类和氨基甲酸酯类化合物在低浓度下即可与ＡＣｈＥ活性中心的丝氨酸??残基上的羟基共价结合，形成酰基化胆碱酯酶［３４］。由于这种ＡＣｈＥ与有机磷类和氨基甲酸酯类化??合物的结合过程不可逆，形成的酰基化胆碱酯酶十分稳定，进而造成ＡＣｈＥ的催化活性完全丧失，??导致ＡＣｈＥ在被抑制结合后很短时间内就会老化完全丧失催化功能。因此，基于此项特性ＡＣｈＥ??被广泛用于农药（包括马拉硫磷、辛硫磷、对硫磷、乐果、毒死蜱、克百威、灭多威等）〖３５－３８】和??神经毒剂（梭曼、沙林、塔崩、环沙林、ＶＸ等）相关物质检测的酶生物传感器的开发。??此外，多种医学研究己经确认，ＡＣｈＥ与人类重要的疾病阿尔兹海默症具有相关性＿。阿尔??兹海默症（Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ｓ?Ｄｉｓｅａｓｅ，?ＡＤ）俗称老年痴呆症，是一种神经退行性疾病，具有记忆力和??认知力逐步减退恶化的特点。因此
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子对接在药物虚拟筛选中的应用进展[J]. 张煜卓,戚涵姝,谷笑雨,李天乐,刘丽艳,于湛. 广州化学. 2017(06)
[2]分子对接技术在新药研发领域中的应用进展[J]. 乔会晶,戴子茹,葛广波,徐少贤,杨凌. 南阳师范学院学报. 2015(12)
[3]计算机辅助药物筛选平台及应用[J]. 宋新蕊,李达,陈洁,赵勇. 生物信息学. 2014(04)
[4]酶固定化研究进展[J]. 胡鹏程,陈光. 安徽农业科学. 2014(14)
[5]GPU计算:突破制约计算化学发展的瓶颈[J]. 刘松,鲍建樟,李长瑜,于建国. 科研信息化技术与应用. 2014(02)
[6]CUDA架构下分子动力学模拟的高速实现[J]. 陈捷捷,王彦浩,刘丹. 机械. 2013(12)
[7]酶定向固定化方法及应用的研究进展[J]. 李存存,张光亚. 化工进展. 2013(10)
[8]高性能大规模分子动力学的前沿进展——近35年生物体系的分子动力学模拟研究回顾[J]. 蔡文生,Christophe Chipot. 化学学报. 2013(02)
[9]分子动力学模拟与分子生物力学[J]. 吕守芹,龙勉. 生物物理学报. 2012(01)
[10]基于GPU的分子动力学模拟并行化及实现[J]. 费辉,张云泉,王可,许亚武. 计算机科学. 2011(09)
本文编号：3045249
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