發(fā)布時(shí)間：2017-12-16 16:24

  本文關(guān)鍵詞：基于多種分子動(dòng)力學(xué)模擬的磷酸三酯酶對(duì)對(duì)氧磷衍生物立體選擇性的理論研究

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【摘要】：有機(jī)磷化合物被用作殺蟲劑和化學(xué)戰(zhàn)劑已有數(shù)十年的歷史,由于其具有神經(jīng)毒性,環(huán)境中長(zhǎng)期有機(jī)磷化合物的蓄積給人類的生產(chǎn)和生活帶來了嚴(yán)重的潛在威脅。為了構(gòu)建出能廣泛催化該類化合物水解的新型磷酸三酯酶(Phosphotries-ter ase,PTE),我們采取了更高效、直觀的計(jì)算機(jī)輔助模擬方案探究了PTE催化對(duì)氧磷衍生物水解的過程。野生型PTE對(duì)手性底物的水解具有立體選擇性,優(yōu)選SP對(duì)映體,因此無法有效和廣泛的水解底物。為了得到PTE結(jié)合的底物對(duì)應(yīng)異構(gòu)體的模型,分別進(jìn)行了SP和RP對(duì)氧磷衍生物SP-1和Rp-1的全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬(Molecular dynamics simulation)。對(duì)接分析顯示PTE對(duì)Sp-1和Rp-1的水解過程具有不同的催化效率。常規(guī)分子動(dòng)力學(xué)模擬顯示,底物的結(jié)合使酶在活性位點(diǎn)附近的環(huán)的構(gòu)象發(fā)生變化。在100 ns的MD模擬中,SP-1-PTE和Rp-1-PTE整合β-Zn2+分別形成六配位和四配位幾何結(jié)構(gòu),模擬結(jié)果進(jìn)一步表明在Sp-1結(jié)合到PTE(47.5%)后比在Rp-1結(jié)合后(22.2%)Asp301和His254之間形成氫鍵的可能性更高。分子力學(xué)泊松玻爾茲曼表面積(Molecular mechanics Poisson Boltzmann surface area,MM-PBSA)和分子力學(xué)廣義波恩表面積(Molecular mechanics Generalized Born surface area,MM-GBSA)計(jì)算表明His230與底物在Sp-1-PTE中比在Rp-1-PTE中有更密切的相互作用,并且這種相互作用增加了PTE對(duì)于Sp-1的催化效率。拉伸分子動(dòng)力學(xué)模擬(SMD)表明,相比于Sp-1,Rp-1在同PTE結(jié)合和解離的過程可能阻礙了一些殘基移位,因此需要更多的力來逃避PTE的結(jié)合口袋。此外,對(duì)于Sp-1從PTE的解離途徑過程中,Trp131、Phe306和Tyr309是更重要的殘基;然而對(duì)于Rp-1從PTE的解離途徑中僅Tyr309被認(rèn)為是重要的殘基。這些結(jié)果為PTE對(duì)Sp型對(duì)氧磷對(duì)映體的催化效率的增加提供了定性和分子水平的解釋。分子動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了改變PTE立體選擇性的可能性,并且通過修飾位于PTE活性位點(diǎn)的特定的殘基,可以改變天然酶對(duì)手性底物作用的整體反應(yīng)。我們的研究將為構(gòu)建更廣泛、高效催化有機(jī)磷化合物水解的新型磷酸三酯酶提供了可靠的理論線索。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q55;O627.51

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本文編號(hào)：1296690