试析小分子水簇与蛋白质相互作用的分子动力学研究

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1、天津大学硕士学位论文小分子水簇与蛋白质相互作用的分子动力学研究姓名：王运芬申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：那平201006中文摘要近年来，有关小分子水簇的结构、分子行为、氢键网络等物理化学性质的探索，已经成为簇科学研究领域的热点。水分子簇的弱作用普遍存在于生物大分子体系中，对生物体系中水分子簇间接环境的功效研究可望为深层次揭示化学、生命科学和信息科学等领域的本质问题提供有利依据。本文中采用分子动力学方法研究了小分子水簇与模型蛋白溶菌酶之间的相互作用，探究了溶菌酶一小分子水簇、溶菌酶一水两种不同体系中溶菌酶的动力学性质，为进一步深入研究水通道蛋白

2、与水分子簇的作用机理奠定基础。溶菌酶一水体系的动力学研究表明，溶荫酶在普通水环境中构象稳定。溶菌酶与水之间的氢键作用较弱，仅亮氨酸129和丙氨酸82与水之间的相互作用较强。溶菌酶周围的水的分布较纯水松散。对溶菌酶非极性腔内丝氨酸91和缬氨酸92的水化层分析，证实了丝氨酸9l为非极性腔内的活性位点。溶菌酶一小分子水簇体系的分子动力学模拟研究表明，溶菌酶和水分子簇之间的氢键相互作用较普遍，溶菌酶在小分子水簇溶剂化作用下构象发生了较大变化，溶菌酶解旋，三级结构破坏，活性丧失，从理论方面解释了本课题组纳米水分子簇能够抑制大肠杆菌的生长的结论。径向分布函数及水化层

3、分析表明，小分子水簇集中分布在溶菌酶周围第一水化层内，并且分布比较松散。综上，小分子水簇对溶菌酶的溶剂化效应较普通水的溶剂化效应有较大不同，小分子水簇破坏了蛋白质的构象，为进一步阐释小分子水簇对生物化学反应的影响奠定了基础。关键词：小分子水簇；溶菌酶；分子动力学模拟；相互作用ABSTRACTInrecentyears，theexplorationofsmall—scalewaterclustersonitsphysicalandchemicalpropertieshasbecomeahotfieldinclusterresearch，suchasstru

4、cture，molecularbehavior,H—bondnetworketc．Theweakroleofwaterclustersexistsinbiologicalmacromoleculessystem．ResearchontheindirectsolventenvironmentofbiologicalsystemsisexpectedtoprovidefavorablebasisforrevealingnaturalproblemsinfieldsofChemistry，LifeScience，InformationScienceetc．Th

5、ispaperhasstudiedeffectsofdifferentsolventsonprotein-model—LysozymeandresearchedthedynamicpropertiesoflysozymeinLysozyme-water(L—W)andLysozyme-waterclusters(L-WC)systems．ItisthegroundworkforfutherresearchOilthemechanismofinteractionbetweenAQPsandwaterclusters．MDsimulationofL-Wsys

6、temshasshownthatlysozymeinnormalwaterdisplayseonformationalstability．WeakhydrogenbondinginteractionshavebeenfoundbetweenlysozymeandwatersolventmostlyinspiteofH—Bondinteractionbetweenleucine129andwatermoleculeandbetweenalanine82andwatermolecule．Aside，thedistributionofwatermolecule

7、saroundlysozymeislooserthanpurewater．Thewatershellanalysisofserine91andvaline92hasconfLrmedthatserine91isanactivesiteinthenon—polarcavity．MDsimulationofL-WCsystemshasshownthathydrogenbondinginteractionsaremorecommonandtheconformationoflysozymehaschangedsignificantlybecauseofsolva

8、tioneffectsofwaterclusters，witha-helixdi