分子动力学研究F1-ATP合酶对三磷酸腺苷的稳定和定位作用.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)SeptemberActaP．一Chim．Sin．2015，31(9)，1803—18091803[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201508062www．whxb．pku．edu．cn分子动力学研究F，-ATP合酶对三磷酸腺苷的稳定和定位作用伍绍贵高晓彤’李权’廖杰’徐成刚’(四川I师范大学化学与材料科学学院，成都610068；z中国科学院理论物理研究所理论物理国家重点实验室，北京100190)摘要：F1-ATP合酶通过与ATP之间建立广泛的相互作用，实现对ATP的位置进行精确的定位．这些相互

2、作用为ATP的合成，水解创造了稳定的环境．理解这些相互作用是理解ATP的合成，水解机理的基础．我们通过分子动力学模拟方法研究这些相互作用，找出在稳定化过程中起到重要作用的残基．通过检测ATP和F1-ATP合酶之间的非键相互作用，发现残基段158—164所形成的loop区域及残基R189，Y345对ATP存在显著相互作用．其中，该Ioop~域对ATP的三磷酸部分形成一个半包围结构，封闭活性位点区域，并通过氢键网络约束ATP三磷酸的运动，为ATP合成，水解创造稳定的环境．此外，关键残基Y345通过丌丌叠加相互作用对ATP的碱基进行约束，但是ATP的碱基可以在平行于Y345

3、芳香环的平面内进行滑动，我们推断这种滑动运动有利于促进ATP的水解．关键词：F1-ATP合酶：氢键：分子动力学：突变中图分类号：O641：Q641．12F1-ATPaseStabilizesandPositionsAdenosineTriphosphateRevealedbyMolecularDynamicsSimulationsWUShao-Gui’''GAOXiao-Tong’LIQuan’LIAOJie’XUCheng-Gang’(CollegeofChemistryandMaterialScience,SichuanNormalUniversity,Cheng

4、du610068,P．R．China；StateKeyLaboratoryofTheoreticalPhysics,InstituteofTheoreticalPhysics,ChineseAcademyofSciences．Beijing100190,P．R．ChinaAbstract：F1-ATPasemakesextensiveinteractionswithATPthroughforminganetworkofinteractionsaroundATP．TheseinteractionscreateasteadyenvironmentforATPsynthes

5、is，hydrolysis．ThusUnderstandingtheseinteractionsbetweenATPandF1-ATPaseiSessentialforUnderstandingATPsynthesis／hydrolysismechanism．Weperformedall-atommoleculardynamics(MD1simulationstoelucidatetheseinteractionsandattemptedtoidentifykeyresidueswhichplayimportantrolesinstabilizingandpositi

6、oningATP．Byexaminingthenon-bondedenergiesbetweenATPandresiduesofTPsubunitinF1．ATPase，ItiSfoundthatresidues158-164，R189，Y345havesignificantinteractionswithATP．TheIoopsegment(residues158-164)andR189surroundATPbyahalfandtheyinteractwith／3andyphosphatesthroughforminganetworkofhydrogenbondst

7、oconstraintthemotionofATPtriphosphate．TheinteractionnetworksealsO仟theconformationofthecatalyticsite．creatingasteadyenvironmentforATPsynthesis，hydrOlysis．Additionally，ATPbaseispositionedbythe订一丌stackinginteractionfrOmY345．However。ATPbasecanslideandmoveparallelingtothearomaticgro