抗凍蛋白(antifreeze proteins,AFPs)是生活在低溫環(huán)境中生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種特殊功能的蛋白�？箖龅鞍啄軌蛭皆诒П砻�,以非依數(shù)的方式抑制冰晶生長和重結(jié)晶,降低冰晶生長點溫度,這種影響冰晶生長的現(xiàn)象為熱滯現(xiàn)象,冰晶生長點與熔點溫度之間的差值稱為熱滯活性(Thermal Hysteresis)。由于抗凍蛋白具有特殊的抗凍性質(zhì),因而在食品儲藏、生物醫(yī)療、天然氣運輸?shù)确矫婢哂袕V泛的應(yīng)用前景。本文利用全原子分子動力學(xué)模擬(MD)的方法,從分子層面上,分析了云杉蚜蟲抗凍蛋白(CfAFP)、鱈魚抗凍蛋白(ZaAFP)和非抗凍蛋白槲寄生毒蛋白、智人波形蛋白,這四種蛋白在低溫水環(huán)境中的動力學(xué)過程。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)云杉蚜蟲抗凍蛋白、鱈魚抗凍蛋白、槲寄生毒蛋白在低溫水環(huán)境中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,而智人波形蛋白在低溫水環(huán)境中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,可能已經(jīng)失去活性。我們選取低溫水環(huán)境中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蛋白作為研究對象,分析溶液環(huán)境中CfAFP、ZaAFP與非抗凍蛋白槲寄生毒蛋白在冰晶基面(Basal)、棱面(Prism)處吸附結(jié)合對冰水界面層結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明,吸附在冰晶表面上的CfAFP、ZaAFP比非抗凍蛋白槲寄生毒蛋白更容易使冰水界面層的固相水分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗨肿印Ｗ詈?分析了三種蛋白質(zhì)的氨基酸序列的親疏水性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗凍蛋白CfAFP、ZaAFP比非抗凍蛋白槲寄生毒蛋白親水性強,更容易使蛋白質(zhì)表面的冰結(jié)合面附近的水分子形成類冰結(jié)構(gòu),誘導(dǎo)冰晶界面層的熔化。以上的模擬結(jié)果為從分子層面解釋抗凍蛋白熱滯活性的機理提供了新思路。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q51
【部分圖文】：

魚抗凍蛋白抗凍蛋白三維結(jié)構(gòu)是由 64 個氨基酸鏈復(fù)雜連接而成，這 64 個氨基酸沒有 可以看出該蛋白為β折疊所組成的球形，屬于魚類第三類抗凍蛋白，熱滯活凍蛋白[51]。表 3.2 展示了組成該蛋白結(jié)構(gòu)所需的的氨基酸，圖 3.2 展示了該表 3.2 組成鱈魚抗凍蛋白結(jié)構(gòu)所需的氨基酸.2 Amino acids required to form the Zoarces americanus antifreeze protein structure of sprucR GLN SER VAL VAL ALA THR GLN LEU ILE PRO MET ASN THR ALA LEU THR PRO AT MET GLU GLY LYS VAL THR ASN PRO ILE GLY ILE PRO PHE ALA GLU MET SER GU VAL GLY LYS GLN VAL ASN THR PRO VAL ALA LYS GLY GLN THR LEU MET PRO AT VAL LYS THR TYR ALA ALA

圖 3.3 槲寄生毒蛋白的三維構(gòu)象Figure 3.3 Three dimensional conformation of Viscum album toxin antifreeze protein人波形蛋白波形蛋白（Homo sapiens vimentin）與其他中心絲相似，是波形蛋白單體。螺旋結(jié)構(gòu)域，在前邊有著一個胺基非螺旋結(jié)構(gòu)，末尾蓋著一個羧基。兩個互成一個卷曲螺管狀的二聚物[90]。表 3.4 展示了組成該蛋白結(jié)構(gòu)所需的的氨基了該蛋白的三維構(gòu)象。表 3.4 組成智人波形蛋白結(jié)構(gòu)所需的氨基酸mino acids required to form the homo sapiens vimentin antifreeze protein structure of spruceLY SER ASN GLU LYS VAL GLU LEU GLN GLU LEU ASN ASP ARG PHE ALA ASN TYR P LYS VAL ARG PHE LEU GLU GLN GLN ASN LYS ILE LEU LEU ALA GLU LEU GLU GU

圖3.4 展示了該蛋白的三維構(gòu)象。表 3.4 組成智人波形蛋白結(jié)構(gòu)所需的氨基酸Table 3.4Amino acids required to form the homo sapiens vimentin antifreeze protein structure of spruce aphidGLY SER ASN GLU LYS VAL GLU LEU GLN GLU LEU ASN ASP ARG PHE ALA ASN TYR ILEASP LYS VAL ARG PHE LEU GLU GLN GLN ASN LYS ILE LEU LEU ALA GLU LEU GLU GLNLEU圖 3.4 智人波形蛋白的三維構(gòu)象Figure 3.4 Three dimensional conformation of Homo sapiens vimentin antifreeze protein

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