<正>蛋白質(zhì)天然態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定形成是其發(fā)揮生物學(xué)功能的生物物理基礎(chǔ),研究蛋白質(zhì)殘基間相互作用與其結(jié)構(gòu)折疊形成的關(guān)系一直是結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究重點之一。分子動力學(xué)（Molecular dynamics,MD）模擬可從原子細節(jié)描述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)折疊變化,其計算精度取決于分子力場的準(zhǔn)確度。本論文首先利用常見的OPLSAA/L力場和基于PDB卷曲庫優(yōu)化得到的OPLSAA/C力場對迷你蛋白Trp-cage折疊機制進行MD研究。結(jié)果表明:在OPLSAA/L力場下,該蛋白在0.5μs和1.0μs內(nèi)都折疊為錯誤折疊態(tài)構(gòu)象（M,RMSD=6.8?,Q=0.1）,其錯誤折疊路徑為:D（?）Ts（?）I（?）M;而在OPLSAA/C力場下,蛋白結(jié)構(gòu)在1.0μs內(nèi)可快速地折疊為近天然態(tài)構(gòu)象（N,RMSD=1.2?,Q=0.95）,其折疊路徑為:D（?）I1（?）I2（?）N,符合擴散-碰撞機制模型。這表明基于PDB卷曲庫引入一些特殊非鍵相互作用后獲得的OPLSAA/C力場能夠有效提高結(jié)構(gòu)折疊準(zhǔn)確率和構(gòu)象采樣效率。然后利用OPLSAA/C力場進一步研究殘基側(cè)鏈特性對其結(jié)構(gòu)折疊的影響機制。實驗發(fā)現(xiàn)突變體N1G、S... 

【文章來源】：淮北師范大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

迷你蛋白Trp-cage結(jié)構(gòu)體系示意圖

淮北師范大學(xué)2020屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文4圖1-2迷你蛋白Trp-cage（TC5b）的氫鍵網(wǎng)絡(luò)示意圖Figure1-2Hydrogen-bondinginteractionnetworkofTrp-cage(TC5b)1.1.2結(jié)構(gòu)體系的分類正是由于迷你蛋白Trp-cage（TC5b）的結(jié)構(gòu)典型及其殘基間相互作用與側(cè)鏈位置關(guān)系的復(fù)雜性，很多研究者通過殘基點突變的方法對一些關(guān)鍵殘基側(cè)鏈的功能和修飾優(yōu)化進行了探討，因此也構(gòu)建了該迷你蛋白的不同結(jié)構(gòu)體系。如Andersen課題組[27]以TC5b為基礎(chǔ)進行了一系列突變實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由L2A和I4A雙突變構(gòu)建的TC9b（序列：NAYAQWLKDGGPSSGRPPPS）折疊態(tài)結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定；并且使用殘基Asp1作為N-cap的結(jié)構(gòu)比使用殘基Asn1作為N-cap的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。因此在TC9b的基礎(chǔ)上又進行了N1D突變最終獲得TC10b（PDBID：2JOF[27]，序列：DAYAQWLKDGGPSSGRPPPS）。TC10b和TC5b擁有相同的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)（圖1-1），但是TC10b的殘基Asp1、Ala2和Ala4均有效提升其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此TC10b作為一種更為穩(wěn)定的Trp-cage同樣受到了許多實驗和模擬的青睞[28-29]，但是與TC5b相比，對TC10b的研究仍相對較少，這可能與迷你蛋白TC5b和TC10b的相似性非常高并且TC5b更為典型有關(guān)。

淮北師范大學(xué)2020屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文8屬于上述總結(jié)的成核-聚集模型。如圖1-3（d）所示，所有結(jié)構(gòu)均通過熔球狀動力學(xué)中心S8與其他亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)之間相互轉(zhuǎn)換，并且折疊至天然態(tài)S7，僅有三條選擇路徑：1）S8—S7；2）S8—S0—S7；3）S8—S1—S7。這說明融球狀結(jié)構(gòu)S8的形成是TC10b折疊至天然態(tài)過程中的限速步驟。圖1-3迷你蛋白Trp-cage的折疊路徑（圖片來自于參考文獻28、44、45、50和117）圖（a）（b）和（c）表示Trp-cage的多種折疊路徑模型；（d）表示Trp-cage的九態(tài)折疊模型；（e）為該蛋白的折疊能量漏斗示意圖Figure1-3ThefoldingpathwaysofTrp-cagemini-proteinmodel(Reprintedfromreferencesof28,44,45,50and117)(a),(b)and(c)showmuti-pathfoldingmodel,(d)isthenine-statefoldingmodeland(e)isaschematicoftheTrp-cagefoldingfunnel.對過去18年的研究工作統(tǒng)計表明，在迷你蛋白Trp-cage的結(jié)構(gòu)折疊機制中多種路徑折疊模型占據(jù)絕對優(yōu)勢，并且還發(fā)現(xiàn)由鹽橋穩(wěn)定的兩個疏水核的中間態(tài)結(jié)構(gòu)常發(fā)生在擴散-碰撞模型中。鹽橋的早期形成不僅可以加速Trp-cage的折疊動力學(xué)，也可以阻礙Trp-cage的折疊動力學(xué)，因此由中間態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換至天然態(tài)結(jié)構(gòu)的過程中，體系結(jié)構(gòu)需要能量來打破已經(jīng)形成的鹽橋。而與天然態(tài)極其相近的融球狀中間態(tài)結(jié)構(gòu)在擴散-碰撞和成核-聚集模型中均有發(fā)現(xiàn)，這可能與這種中間態(tài)結(jié)構(gòu)存在于折疊末期有關(guān)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Y220C突變體影響p53C蛋白質(zhì)構(gòu)象轉(zhuǎn)換的分子動力學(xué)模擬[J]. 沈洪辰,丁吉勇,李麗,劉夫鋒.  物理化學(xué)學(xué)報. 2016(10)
[2]模型多肽Trp-Cage折疊形成機制的研究進展[J]. 吳曉敏,袁曉輝,薛書蕾,查嶺生,王光利,張海軍.  物理化學(xué)學(xué)報. 2013(09)
[3]分子動力學(xué)模擬研究多肽Trp-cage的折疊機制[J]. 段莉莉,張慶剛.  現(xiàn)代化工. 2012(08)
[4]二點委夜蛾越冬場所調(diào)查初報[J]. 石潔,王振營,姜玉英,單旭南,張海劍,王靜,戈星.  植物保護. 2011(06)

碩士論文
[1]改進的AMBER力場研究Trp-cage的折疊機理[D]. 牟麗蓉.華東師范大學(xué) 2014



本文編號：3319692