發(fā)布時間：2017-08-31 14:26

  本文關鍵詞：纖維素酶Cel7A中“間隔供水機制”的分子動力學研究

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【摘要】：來自埃默森藍狀菌的Cel7A是糖苷水解酶7家族中的過程性內切酶的一種。我們運用分子動力學模擬方法得到了Cel7A中底物糖鏈的還原末端位于不同位置的優(yōu)化后的滑行和水解兩種構象。同時,通過研究底物與蛋白之間的氫鍵來分析兩者之間的相互作用。在滑動構象中,-5至+1的糖環(huán)位點與受體蛋白之間具有輔助底物鏈滑動的9個氫鍵,而在水解構象中則是-4至+2糖環(huán)位點與受體蛋白之間具有固定底物作用的6個氫鍵。此外,在研究配體與受體之間的氫鍵作用的同時,我們還發(fā)現(xiàn)了4個重要的疏水殘基,它們在堵塞了底物結合通道并且阻止外部水分子從其他通道到達水解位置。在本文中,域互關聯(lián)映射(Domain Cross-correlation Map)的分析顯示了蛋白質內部運動相關的位置,包括了殘基的自相關。均方根波動(Root Mean Square Fluctuations)分析代表了兩個構象的不同片段的波動靈活性。為了進一步的為關鍵殘基組的研究提供支持,我們還比較了在糖環(huán)+1和-1位置對應正下方的兩個β折疊上得所有殘基的位置變化情況,主要通過對于這兩個構象中每個殘基與選定位置的距離變化,進而發(fā)現(xiàn)關鍵殘基的區(qū)別,通過比較這兩個構象揭示了Cel7A的選擇性供水機制。機制可以被描述為當?shù)孜锏倪�原末端由滑動位置運動到水解位置時,His225由于底物的滑動被觸動,發(fā)生了下推并且旋轉,His225的變化通過反平行β折疊中的氫鍵傳遞給與之相鄰股上的Glu209,并導致Glu209的平移。同時,由于Glu209與Asp211在蛋白β折疊的同一股上,所以Glu209的位置改變導致了Asp211的位置的改變,進一步使得當構象處于水解構象位置時Asp211接近水解中心,將在滑動構象中結合在其羧基上的水分子提供給水解位置的糖苷鍵。在水解反應完成之后,水解產(chǎn)物的產(chǎn)品纖維二糖將被排出蛋白之外,而底物會重新處于之前的滑動的構象的底物位置上,這樣,Asp211恢復到水解發(fā)生之前的位置上,也就是其初始位置,周而復始發(fā)生水解。總之,Asp211作為研究的最主要的殘基,可以比喻成一個運輸水分子的電梯,將蛋白外部的水分子通過交替運輸?shù)男问竭\送到水解位置的糖苷鍵進而參與酶的催化水解反應。
【關鍵詞】：纖維素酶 催化水解反應 過程性內切酶 分子動力學模擬 結合自由能計算 間隔供水機制
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O629.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 纖維素酶的特點及分類及研究意義10-12
• 1.2 纖維素酶家族和族系12
• 1.3 過程性內切纖維素酶的特點和功能簡介12-13
• 1.4 纖維素酶的兩種水解機制13-14
• 1.5 主要的研究內容14-16
• 第二章 理論基礎和計算方法簡介16-19
• 2.1 分子動力學16-17
• 2.2 結合自由能17-19
• 第三章 間隔性供水機制在ReCel7A水解中的研究19-44
• 3.1 簡介：過程性內切纖維素酶Cel7A的結構特點水解模式和關鍵殘基19-22
• 3.2 模擬結構的獲得與實驗操作22-24
• 3.2.1 初始結構的獲得與處理22-24
• 3.2.2 常規(guī)分子動力學參數(shù)設置24
• 3.3 結果與討論24-42
• 3.3.1 分子動力學模擬結果取樣及兩個構象的對比24-27
• 3.3.2 底物與周圍殘基形成的氫鍵及殘基的作用27-31
• 3.3.3 運用域互關聯(lián)映射（Domain Cross-correlation Map）與均方根波動（Root Mean Square Fluctuations）分析整體蛋白和相關位點31-34
• 3.3.4 推測“間隔性供水機制”和關鍵殘基的作用機理34-39
• 3.3.5 間隔性供水機制39-40
• 3.3.6 進水通道40-42
• 3.4 總結42-44
• 參考文獻44-50
• 個人簡介及科研成果50-51
• 致謝51

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