海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)JulyActa．一Chim．Sin．2014，30(7)，1239-1246l239[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201405151www．whxb．pku．edu．cn海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟白姝1,2常颖’刘小娟’刘夫锋，(天津大学化X-学院生物工程系，系统生物X-程教育部重点实验室，天津300072；天津化学化工协同创新中心，天津300072)摘要：虽然海藻糖已经广泛用于蛋白质稳定性研究，但海藻糖稳定蛋白质的作

2、用机理尚不清晰．本文利用全原子分子动力学模拟研究了20种常见氨基酸和海藻糖之间的分子机理．结果表明，所有氨基酸，尤其是极性和带电氨基酸，均优先与水分子结合．相反，仅有疏水性氨基酸与海藻糖发生相互作用，尤其是芳香族和疏水性氨基酸的侧链更易于和海藻糖接触．所有氨基酸的主链与水分子接触的趋势一致．虽然氨基酸和海藻糖与水之间均形成氢键，但氨基酸汞I海藻糖之间的氢键相互作用要弱于氨基酸和水之间的氢键相互作用．上述分子模拟的结果对于海藻糖稳定蛋门质作用机理的解析及高效蛋白质稳定剂的理性设计具有非常重要的理论指导意义．关键词

3、：海藻糖：渗透剂：分子动力学模拟：蛋白质稳定性：氢键中图分类号：0641InteractionsbetweenTrehaloseandAminoAcidsbyMolecularDynamicsSimulationsBAIShu’'CHANGYing’LIUXiao—Juan’LIUFu—Feng’''(KeyLaboratoryofSystemsBioengineeringoftheMinistryofEducation，DepartmentofBiochemicalEngineering,SchoolofCh

4、emicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Eanjin300072．R．China；CollaborativeInnovationCentero／ChemicalScienceandEngineering(Tianjf)，Tianjin300072，R．China)Abstract：AlthoughtrehaloseiSusedasaproteinstabilizer。themechanismbywhichthisstabilityiSinducediSn

5、otfullyunderstoodatpresent．1nthisstudy．weinvestigatedtheinteractionsbetweentrehaloseandalI20commonaminoacidsusingall—atommoleculardynamicssimulations．ItiSfoundthatalItheaminoacidsexhibilapreferenceforcontactwithwater。especiallythepolarandchargedaminoacids．Co

6、nversely,onlythehydrophobicaminoacidswerefoundtOhaveaslightpreferenceforcontactwithtrehalosemolecules．ThistendencyiSmostpronouncedinthecaseofcontactbetweentrehaloseandaromaticorhydrophobicsidechains，whereasthebackbonesofeachaminoacidsalJshowsimilarpropensiti

7、esforcontactwithwater．Furthermore，hydrogenbondsbetweenaminoacidsandtrehalosewerefoundtobesignificantlyweakerthanthosebetweenaminoacidsandwater，althoughbothtrehaloseandwatercanInteractwiththeaminoacidsv／ahydrogenbonds．Thesefindingsareimportantwithregardtothee

8、xplorationofthemolecularmechanismofproteinstabilityinducedbytrehaloseandtherationaldesignofhighlye仟icientproteinstabilizers．KeyWords：Trehalose；Osmolyte；Moleculardynamicssimulation；Proteinstabili