重要糖苷水解酶混杂催化机制的分子动力学探究
发布时间：2022-01-05 00:46
酶催化生物体内的化学反应,是生命代谢运转的动力。生物催化为核心的工业生物技术成为现代生物技术发展的第三次浪潮。酶催化的高效性是行业应用的限制瓶颈,通过设计改造形成高效的工业化酶是工业生物技术需要攻克的关键问题。酶的催化效率受稳定性和底物专一性的影响。底物的非专一性又叫混杂性（promiscuity）,本质上是指一种酶能够催化多种不同的底物。糖苷水解酶（Glycosidehydrolase,GH）是应用非常广泛的工业化酶制剂,但这类酶底物专一性不强,具有很高的混杂性,影响了催化效率或产物得率等。因此,通过理性设计的方法降低其混杂性、提高产物的专一性是十分必要的。本研究利用结构生物信息学方法和分子动力学模拟对GH11、GH12、GH29家族中酶分子的功能混杂性机制进行研究,并通过计算机辅助筛选和湿实验相结合的方法,对GH29家族酶分子BfNCTC9343进行改造,成功降低了该酶分子的功能混杂性。本论文开展的相关研究工作及主要成果如下:（1）对拓扑结构相似,混杂性不同的GH11和GH12家族的糖苷水解进行分子动力学模拟实验,结果发现,活性架构的分子动态是造成2个家族间的酶分子功能混杂性产生差...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３木聚糖、葡聚糖、木葡聚糖三种分子的化学结构
?山东大学硕士学位论文???图１－４中展示了?ＣＨＡＲＭＭ力场计算键型相互作用和非键型相互作用的方法以及??力场中提供的参数信息。??一?Ｖ?＇疒??－??Ｂ＜ｍｄｅｄ?Ｎｏｎ＞ｂｏｍ＾ｄ??，?Ｉ?＾?１??〇＜＞?〇％°?０＃＾?；?＾?ｌｂ??ｖ?＊?Ｈ＊＊鈐一５１綸卩－鳥ｆ?？?Ｉ；??ｉａｓｓＫｉｔ?？？？￥？？??ＣＨＡＲＭＭ?力场?＋?三?ｗ－＊＾＋丄?Ｍ”＞Ｓ??＋丄?＊［〇）＇（弩）１＋筇??图１－４?ＣＨＡＲＭＭ力场中计算键型相互作用和非键型相互作用的方法。原子以球体表示，原??子间化学键以ｓｔｉｃｋｓ形式表示，原子间的非化学键作用以直线表示。??Ｆｉｇ．?１－４?ＣＨＡＲＭＭ?ｆｏｒｃｅ?ｆｉｅｌｄ?ｍｅｔｈｏｄ?ｆｏｒ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ?ｂｏｎｄ?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｂｏｎｄ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ．?Ａｔｏｍｓ?ａｒｅ??ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｓｐｈｅｒｅｓ，?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｂｏｎｄｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｔｏｍｓ?ａｒｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｓｔｉｃｋｓ，?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｃｈｅｍｉｃａｌ??ｂｏｎｄｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｔｏｍｓ?ａｒｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｌｉｎｅｓ．??分子动力学模拟通常会使用经典的周期性边界条件方法来尽量减少系统的??边界效应。因为分子动力学模拟的粒子置于一个空间镜像的单元盒子中，被周边??相同的镜像单元所包围，整个体系就变成无边界系统，这样能避免有限边界造成??的计算误差［１７］。周期边界条件对于处理晶体结构这样的体系是非常理想的。??１．３．２分子动力学模拟在混杂性研究中的应用??分子动力学模拟在解释酶与底物相互作用领
?山东大学硕士学位论文???（２）?Ｃｏｎｓｕｒｆ数据库：该数据库主要用于对已知结构蛋白质的序列保守进??行查询与分析。ＣｏｎＳｕｒｆ－ＤＢ能够ＰＤＢ数据库中已知结构的蛋白质提供进化保??守谱［１８］。在ＰＤＢ中相似的氨基酸序列会用ＰＳＩ－ＢＬＡＳＴ和ＭＵＳＣＬＥ收集出??来，并进行多重序列比对。??２．１．６蛋白质结晶结构的获取及筛选??本研究选取的ＧＨ１１和ＧＨ１２家族酶分子的蛋白质三维结构均来自Ｐｒｏｔｅｉｎ??Ｄａｔａ?Ｂａｎｋ数据库，经过晶体学研究测定。图２－１列出它们的结构和ＰＤＢ?ＩＤ等详??细信息。利用ＰｙＭｏｌ和ＶＭＤ软件分别检查蛋白质和底物分子的结构完整性和拓??扑结构坐标的准确性。??園圓ｆ?ｆ?ｆ??參?＃?ｆ奪??ＧＨ１２?ＧＨ１１?４ＩＩＫ８?５Ｖ７Ｆ??１ＩＣＳ５?３ＶＬ？?ＩＩＩ８Ｖ?１ＫＳ５－ＢＧＣ?３ＶＬ８ＸＹＰ?ＩＩＩ８＼－ＢＧＣｍｓ??％?％?％?％?％?％??ＩＯＡ４?４ＮＴＲ?２ＪＥＭ?１０Ａ４－ＢＧＣ?４ＮＰＲ－Ｘ＼Ｐ?２ＪＥＭ－ＢＧＣ／Ｘ＼Ｓ??图２－１本实验选取的ＧＨ１１和ＧＨ１２家族的酶分子ＰＤＢ号和三维结构展示。酶分子以ｃａｒｔｏｎ??形式显示，底物分子以ｓｔｉｃｋｓ形式显示。??Ｆｉｇ．２－１?ｔｈｅ?ＰＤＢ?ｎｕｍｂｅｒ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＧＨ１１?ａｎｄ?ＧＨ１２?ｆａｍｉｌｙ?ｅｎｚｙｍｅｓ??ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ａｒｅ?ｓｈｏｗｎ．?Ｔｈｅ?ｅｎｚｙｍｅ?ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?ａｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃａｒｔｏｎ?ｆｏｒｍａｔ??
本文编号：3569383
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３木聚糖、葡聚糖、木葡聚糖三种分子的化学结构
?山东大学硕士学位论文???图１－４中展示了?ＣＨＡＲＭＭ力场计算键型相互作用和非键型相互作用的方法以及??力场中提供的参数信息。??一?Ｖ?＇疒??－??Ｂ＜ｍｄｅｄ?Ｎｏｎ＞ｂｏｍ＾ｄ??，?Ｉ?＾?１??〇＜＞?〇％°?０＃＾?；?＾?ｌｂ??ｖ?＊?Ｈ＊＊鈐一５１綸卩－鳥ｆ?？?Ｉ；??ｉａｓｓＫｉｔ?？？？￥？？??ＣＨＡＲＭＭ?力场?＋?三?ｗ－＊＾＋丄?Ｍ”＞Ｓ??＋丄?＊［〇）＇（弩）１＋筇??图１－４?ＣＨＡＲＭＭ力场中计算键型相互作用和非键型相互作用的方法。原子以球体表示，原??子间化学键以ｓｔｉｃｋｓ形式表示，原子间的非化学键作用以直线表示。??Ｆｉｇ．?１－４?ＣＨＡＲＭＭ?ｆｏｒｃｅ?ｆｉｅｌｄ?ｍｅｔｈｏｄ?ｆｏｒ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ?ｂｏｎｄ?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｂｏｎｄ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ．?Ａｔｏｍｓ?ａｒｅ??ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｓｐｈｅｒｅｓ，?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｂｏｎｄｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｔｏｍｓ?ａｒｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｓｔｉｃｋｓ，?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｃｈｅｍｉｃａｌ??ｂｏｎｄｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｔｏｍｓ?ａｒｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｌｉｎｅｓ．??分子动力学模拟通常会使用经典的周期性边界条件方法来尽量减少系统的??边界效应。因为分子动力学模拟的粒子置于一个空间镜像的单元盒子中，被周边??相同的镜像单元所包围，整个体系就变成无边界系统，这样能避免有限边界造成??的计算误差［１７］。周期边界条件对于处理晶体结构这样的体系是非常理想的。??１．３．２分子动力学模拟在混杂性研究中的应用??分子动力学模拟在解释酶与底物相互作用领
?山东大学硕士学位论文???（２）?Ｃｏｎｓｕｒｆ数据库：该数据库主要用于对已知结构蛋白质的序列保守进??行查询与分析。ＣｏｎＳｕｒｆ－ＤＢ能够ＰＤＢ数据库中已知结构的蛋白质提供进化保??守谱［１８］。在ＰＤＢ中相似的氨基酸序列会用ＰＳＩ－ＢＬＡＳＴ和ＭＵＳＣＬＥ收集出??来，并进行多重序列比对。??２．１．６蛋白质结晶结构的获取及筛选??本研究选取的ＧＨ１１和ＧＨ１２家族酶分子的蛋白质三维结构均来自Ｐｒｏｔｅｉｎ??Ｄａｔａ?Ｂａｎｋ数据库，经过晶体学研究测定。图２－１列出它们的结构和ＰＤＢ?ＩＤ等详??细信息。利用ＰｙＭｏｌ和ＶＭＤ软件分别检查蛋白质和底物分子的结构完整性和拓??扑结构坐标的准确性。??園圓ｆ?ｆ?ｆ??參?＃?ｆ奪??ＧＨ１２?ＧＨ１１?４ＩＩＫ８?５Ｖ７Ｆ??１ＩＣＳ５?３ＶＬ？?ＩＩＩ８Ｖ?１ＫＳ５－ＢＧＣ?３ＶＬ８ＸＹＰ?ＩＩＩ８＼－ＢＧＣｍｓ??％?％?％?％?％?％??ＩＯＡ４?４ＮＴＲ?２ＪＥＭ?１０Ａ４－ＢＧＣ?４ＮＰＲ－Ｘ＼Ｐ?２ＪＥＭ－ＢＧＣ／Ｘ＼Ｓ??图２－１本实验选取的ＧＨ１１和ＧＨ１２家族的酶分子ＰＤＢ号和三维结构展示。酶分子以ｃａｒｔｏｎ??形式显示，底物分子以ｓｔｉｃｋｓ形式显示。??Ｆｉｇ．２－１?ｔｈｅ?ＰＤＢ?ｎｕｍｂｅｒ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＧＨ１１?ａｎｄ?ＧＨ１２?ｆａｍｉｌｙ?ｅｎｚｙｍｅｓ??ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ａｒｅ?ｓｈｏｗｎ．?Ｔｈｅ?ｅｎｚｙｍｅ?ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?ａｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃａｒｔｏｎ?ｆｏｒｍａｔ??
本文编号：3569383
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3569383.html
