酶催化生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),是生命代謝運轉(zhuǎn)的動力。生物催化為核心的工業(yè)生物技術(shù)成為現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮。酶催化的高效性是行業(yè)應(yīng)用的限制瓶頸,通過設(shè)計改造形成高效的工業(yè)化酶是工業(yè)生物技術(shù)需要攻克的關(guān)鍵問題。酶的催化效率受穩(wěn)定性和底物專一性的影響。底物的非專一性又叫混雜性（promiscuity）,本質(zhì)上是指一種酶能夠催化多種不同的底物。糖苷水解酶（Glycosidehydrolase,GH）是應(yīng)用非常廣泛的工業(yè)化酶制劑,但這類酶底物專一性不強,具有很高的混雜性,影響了催化效率或產(chǎn)物得率等。因此,通過理性設(shè)計的方法降低其混雜性、提高產(chǎn)物的專一性是十分必要的。本研究利用結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)方法和分子動力學(xué)模擬對GH11、GH12、GH29家族中酶分子的功能混雜性機制進行研究,并通過計算機輔助篩選和濕實驗相結(jié)合的方法,對GH29家族酶分子BfNCTC9343進行改造,成功降低了該酶分子的功能混雜性。本論文開展的相關(guān)研究工作及主要成果如下:（1）對拓撲結(jié)構(gòu)相似,混雜性不同的GH11和GH12家族的糖苷水解進行分子動力學(xué)模擬實驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),活性架構(gòu)的分子動態(tài)是造成2個家族間的酶分子功能混雜性產(chǎn)生差... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３木聚糖、葡聚糖、木葡聚糖三種分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???圖１－４中展示了?ＣＨＡＲＭＭ力場計算鍵型相互作用和非鍵型相互作用的方法以及??力場中提供的參數(shù)信息。??一?Ｖ?＇疒??－??Ｂ＜ｍｄｅｄ?Ｎｏｎ＞ｂｏｍ＾ｄ??，?Ｉ?＾?１??〇＜＞?〇％°?０＃＾?；?＾?ｌｂ??ｖ?＊?Ｈ＊＊鈐一５１綸卩－鳥ｆ?？?Ｉ；??ｉａｓｓＫｉｔ?？？？￥？？??ＣＨＡＲＭＭ?力場?＋?三?ｗ－＊＾＋丄?Ｍ”＞Ｓ??＋丄?＊［〇）＇（弩）１＋筇??圖１－４?ＣＨＡＲＭＭ力場中計算鍵型相互作用和非鍵型相互作用的方法。原子以球體表示，原??子間化學(xué)鍵以ｓｔｉｃｋｓ形式表示，原子間的非化學(xué)鍵作用以直線表示。??Ｆｉｇ．?１－４?ＣＨＡＲＭＭ?ｆｏｒｃｅ?ｆｉｅｌｄ?ｍｅｔｈｏｄ?ｆｏｒ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ?ｂｏｎｄ?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｂｏｎｄ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ．?Ａｔｏｍｓ?ａｒｅ??ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｓｐｈｅｒｅｓ，?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｂｏｎｄｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｔｏｍｓ?ａｒｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｓｔｉｃｋｓ，?ａｎｄ?ｎｏｎ－ｃｈｅｍｉｃａｌ??ｂｏｎｄｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｔｏｍｓ?ａｒｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ?ｉｎ?ｌｉｎｅｓ．??分子動力學(xué)模擬通常會使用經(jīng)典的周期性邊界條件方法來盡量減少系統(tǒng)的??邊界效應(yīng)。因為分子動力學(xué)模擬的粒子置于一個空間鏡像的單元盒子中，被周邊??相同的鏡像單元所包圍，整個體系就變成無邊界系統(tǒng)，這樣能避免有限邊界造成??的計算誤差［１７］。周期邊界條件對于處理晶體結(jié)構(gòu)這樣的體系是非常理想的。??１．３．２分子動力學(xué)模擬在混雜性研究中的應(yīng)用??分子動力學(xué)模擬在解釋酶與底物相互作用領(lǐng)

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???（２）?Ｃｏｎｓｕｒｆ數(shù)據(jù)庫：該數(shù)據(jù)庫主要用于對已知結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的序列保守進??行查詢與分析。ＣｏｎＳｕｒｆ－ＤＢ能夠ＰＤＢ數(shù)據(jù)庫中已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)提供進化保??守譜［１８］。在ＰＤＢ中相似的氨基酸序列會用ＰＳＩ－ＢＬＡＳＴ和ＭＵＳＣＬＥ收集出??來，并進行多重序列比對。??２．１．６蛋白質(zhì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的獲取及篩選??本研究選取的ＧＨ１１和ＧＨ１２家族酶分子的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)均來自Ｐｒｏｔｅｉｎ??Ｄａｔａ?Ｂａｎｋ數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過晶體學(xué)研究測定。圖２－１列出它們的結(jié)構(gòu)和ＰＤＢ?ＩＤ等詳??細信息。利用ＰｙＭｏｌ和ＶＭＤ軟件分別檢查蛋白質(zhì)和底物分子的結(jié)構(gòu)完整性和拓??撲結(jié)構(gòu)坐標的準確性。??園圓ｆ?ｆ?ｆ??參?＃?ｆ奪??ＧＨ１２?ＧＨ１１?４ＩＩＫ８?５Ｖ７Ｆ??１ＩＣＳ５?３ＶＬ？?ＩＩＩ８Ｖ?１ＫＳ５－ＢＧＣ?３ＶＬ８ＸＹＰ?ＩＩＩ８＼－ＢＧＣｍｓ??％?％?％?％?％?％??ＩＯＡ４?４ＮＴＲ?２ＪＥＭ?１０Ａ４－ＢＧＣ?４ＮＰＲ－Ｘ＼Ｐ?２ＪＥＭ－ＢＧＣ／Ｘ＼Ｓ??圖２－１本實驗選取的ＧＨ１１和ＧＨ１２家族的酶分子ＰＤＢ號和三維結(jié)構(gòu)展示。酶分子以ｃａｒｔｏｎ??形式顯示，底物分子以ｓｔｉｃｋｓ形式顯示。??Ｆｉｇ．２－１?ｔｈｅ?ＰＤＢ?ｎｕｍｂｅｒ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＧＨ１１?ａｎｄ?ＧＨ１２?ｆａｍｉｌｙ?ｅｎｚｙｍｅｓ??ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ａｒｅ?ｓｈｏｗｎ．?Ｔｈｅ?ｅｎｚｙｍｅ?ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?ａｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃａｒｔｏｎ?ｆｏｒｍａｔ??


本文編號：3569383