蛋白質(zhì)在溶液中是多種構(gòu)象并存的一個熱力學(xué)系統(tǒng),不同的構(gòu)象以一定的概率在不同的態(tài)之間互相轉(zhuǎn)變。作為一個熱力學(xué)體系,不同構(gòu)象存在的概率受到熱力學(xué)變量的影響,壓強作為一個基本的熱力學(xué)變量,其變化將影響到蛋白質(zhì)的構(gòu)象分布和動力學(xué)行為。壓強的增大通常會減小蛋白質(zhì)的體積,從而可以通過增大壓強開展對常壓下難以觀察的構(gòu)象進(jìn)行研究,這些構(gòu)象對于揭示蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能具有重要意義。以朊蛋白為研究對象,通過分子動力學(xué)模擬方法研究高壓誘導(dǎo)下蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化。研究結(jié)果表明:水分子在高壓下的排列趨向于有序,水分子的有序排列直接影響到與水分子有密切接觸殘基的動力學(xué)行為;高壓下水分子能夠滲入二級結(jié)構(gòu)的疏水核心,破壞β片層的二級結(jié)構(gòu)。揭示高壓誘導(dǎo)下朊蛋白構(gòu)象轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制,為蛋白質(zhì)的高壓變性研究提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)漢文版). 2020,49(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【圖文】：

朊蛋白PrP226*的分子結(jié)構(gòu)

2.3 高壓對蛋白質(zhì)構(gòu)象波動性的影響為進(jìn)一步揭示壓強對蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響,計算了不同壓強下單個殘基的平均均方波動。圖4展示了壓強為0.1 MPa和100 MPa時蛋白質(zhì)殘基RMSF的對比,從圖中可以直觀地看到不同殘基的平均波動隨壓強的變化。在高壓下,蛋白質(zhì)的整體波動性降低,波動性的降低主要來源于蛋白質(zhì)的三個部分,即蛋白質(zhì)的N端和C端以及β片層周圍。蛋白質(zhì)的N端和C端因為直接與水分子接觸,水分子有序性伴隨著壓強增大而增大,系統(tǒng)各粒子的運動被束縛的比較緊,導(dǎo)致肽鏈的波動性減小。實驗表明β折疊的柔性大于α螺旋,所以在高壓下水分子更容易滲入β片層,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)被破壞,從而使屬于β片層及其相近的殘基的波動受到高度有序的水分子的約束,導(dǎo)致其波動性下降。說明水分子在高壓下的有序排列是造成蛋白質(zhì)波動性降低的主要原因。此外,研究中也觀察到部分殘基的波動性增大,主要源于壓強對蛋白質(zhì)的影響,主要在其慢運動減弱了構(gòu)象變化的協(xié)同性,導(dǎo)致局部位置的應(yīng)力增大,從而增大其波動性[28-29]。

為了更加清楚的表征壓強對蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響,圖5(a)給出壓強為0.1 MPa和100 MPa時蛋白質(zhì)在模擬過程中所形成天然接觸概率之差。在100 MPa下,蛋白質(zhì)的構(gòu)象總體保持穩(wěn)定,蛋白質(zhì)內(nèi)部大部分天然接觸表現(xiàn)出更大的接觸概率,而β1與α3部分殘基(213-218)及α4; β2與α3部分殘基(213-218)及α4以及β1與β2之間形成天然接觸的概率明顯減小。這些結(jié)果充分說明在高壓下蛋白質(zhì)整體上被壓縮,β片層在壓強較大的情況下其二級結(jié)構(gòu)被破壞,疏水核心的破裂導(dǎo)致水分子的滲入,使得β片層的殘基與周邊的殘基形成接觸的概率增大。圖5(b)給出壓強為100 MPa時蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu),可以清楚地觀察到蛋白質(zhì)的β片層結(jié)構(gòu)被破壞,α螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強。3 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溶劑對Aβ單體從淀粉樣纖維表面解離的影響[J]. 和二斌,羅志榮.  河南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(04)
[2]A類G蛋白偶聯(lián)受體:結(jié)構(gòu)、功能、計算機(jī)輔助藥物設(shè)計及分子動力學(xué)模擬[J]. 叢肖靜,王存新.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2017(12)
[3]用粗�；肿觿恿W(xué)方法研究蜂毒素與磷脂雙分子層的相互作用[J]. 孫庭廣,韋炳生,程謙偉.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2017(12)
[4]金紅石型TiO2結(jié)構(gòu)隨溫度變化的分子動力學(xué)模擬[J]. 潘海波,張麗盆,馮婷婷.  福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(05)



本文編號：3093666