异天冬氨酰二肽酶的催化反应机理的理论研究

《异天冬氨酰二肽酶的催化反应机理的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、异天冬氨酰二肽酶的催化反应机理的理论研究张海妹2015年1月中图分类号：064UDC分类号：544异天冬氨酰二肽酶的催化反应机理的理论研究作者姓名张海妹学院名称化学学院指导教师陈世稆教授答辩委员会主席李泽生教授申请学位理学硕士学科专业化学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月QuantumChemicalModelingofReactionMechanismofIsoaspartylDipeptidaseCandidateName：Hai-MeiZhangSchoolorDepartment：ChemistryFacultyMentor：Prof.S

2、hi-luChenChair,ThesisCommittee：Prof.Ze-shengLiDegreeApplied：MasterofScienceMajor：ChemistryDegreeby：BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。

3、与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要目前，运用理论化学计算研究生物酶催化反应机理的方法已经比较成熟，并且已经有了很多采用B3LYP泛函计算酶促反应机理的成功例子。其结果在精度允许范围内与实验结果吻合的比较好。但对于某些体系，B3LYP方法仍具有较大的误差，例如对于双铜络合物和钴胺素依赖酶的计算。最近的研究表明，B3LYP方法中范德华力效应的缺失是这个问题的主要根源。在本文中，我们采用了两种计算策略研究异天冬氨酰二肽酶催化反应的机理：1.利用B3LYP方法（无范德华力校正）优化驻点结构

4、，然后用Grimme经验方法(DFT-D3)做范德华力单点能量校正。2.使用B3LYP-D3方法（包含Grimme范德华力校正）优化驻点结构，并计算驻点能量。我们发现，基于一个169个原子的活性中心模型，这两种计算策略可以得到一致的结果与结论。这表明，对于未来的其它金属酶的机理研究，这两种计算策略都是可行有效的。对于一个更小的147原子的模型（无Arg233残基），两种方法的结果并不一致。这表明一个正确模型的建立比这两种计算策略的选择更为关键。因此，这两种计算策略是否得到一致结果，可以作为评判活性中心模型有效性的新标准。本文也将深入讨论IAD酶的催化机理细节，尤

5、其是Arg233残基的作用与功能。关键词：B3LYP；范德华力；IAD酶；Grimme经验方法IAbstractThelackofdispersionintheB3LYPfunctionalhasbeenproposedtobethemainoriginofbigerrorsinquantumchemicalmodelingofafewenzymesandtransitionmetalcomplexes.Inthisthesis,dispersionisincludedinthemodelingofenzymaticreactionsbytwodifferent

6、procedures,i.e(i)geometryoptimizationsfollowedbysingle-pointcalculationsofdispersioneffects(approachI)and(ii)theinclusionofdispersionthroughoutgeometryoptimizationandenergyevaluation(approachII).Asanexample,themechanismofbinuclearzincisoaspartyldipeptidase(IAD)wasinvestigatedrespecti

7、velybyapproachesIandII,onthebasisofa169-atomchemicalmodelbuiltfromtheX-raycrystalstructure.ThecalculationsshowanexcellentconsistencybetweenapproachesIandII,inbothkeygeometriesandenergetics.Thisnotonlydemonstratesthatbothapproachesareavailableforquantumchemicalmodelingofenzymaticreact

8、ions,butalso