细胞色素P450对底物的选择性及催化机制

细胞色素P450酶是广泛存在的含亚铁血红素单加氧酶,参与甾类激素的合成、脂溶性维生素代谢、多不饱和脂肪酸转换为生物活性分子,以及致癌作用和药物代谢.综述了细胞色素P450结构与功能的关系,特别是细胞色素P450对底物的选择性以及催化机制,并对其未来的发展方向进行了展望.     

人类2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛脱羧酶(ACMSD)与底物及抑制剂作用模型的理论研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法构建了人类2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛脱羧酶(hACMSD)的三维结构, 并利用Profile-3D和Procheck等方法评估了模型的可靠性. 在此基础上, 用分子对接程序(Affinity), 将其底物2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛(ACMS)和抑制剂喹啉酸(QA)分别与hACMSD进行对接, 获得了复合物结构的理论模型. 通过配体与受体之间相互作用能和结构分析给出了底物和抑制剂的具体结合方式, 明确了hACMSD与底物和抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基.     

C6H5N光谱性质的多组态二级微扰理论研究

采用全活化空间自洽场方法(CASSCF)在C2v对称性和6-31g(d,p) 基组水平下, 研究了C6H5N自由基及其阴阳离子的基态和低激发态性质. 为了进一步考察动态电子相关效应, 采用多组态二级微扰理论(CASPT2)获得更加精确的能量值. 计算得到13A2→13A1和13A2→13B2在4303.1和4212.2 kJ/mol处的激发可分别归因于π(b1)→ny和π(a2)→ny的跃迁, 而13A2→13B1和13A2→11B1在2634.9和2700.4 kJ/mol处的激发具有nx→π*(a2)和π(a2)→nx的混合跃迁特征, 理论波长与紫外吸收光谱得到的实验数据一致. 计算得到的电离能与实验值也非常接近.     

NaCCH自由基低能电子态的理论研究

采用CASSCF/CASPT2方法研究了NaCCH自由基的低能电子态,在C2v对称性下给出了NaCCH自由基9个低能激发态的几何、组态、CI系数、振子强度、垂直激发能和绝热激发能.研究结果表明,NaCCH自由基的基态X1Σ+几何和转动系数与实验值是一致的;谐振频率与其他理论方法得到的值也符合的很好;HOMO和LUMO轨道的能量间隔为3.80eV,对应着13Σ+的绝热激发能;除13Π外,其它低能激发态均是稳定状态;基态到三重态是自旋禁阻的.     

分子动力学模拟1-丁烯和正丁烷在MCM-22分子筛中的扩散行为

应用分子动力学方法研究了1-丁烯和正丁烷在MCM-22型分子筛(ITQ-1)中的扩散行为. 得到了两种物质在ITQ-1分子筛两个独立孔道中的均方位移曲线、自扩散系数和扩散轨迹. 计算结果表明, 在温度为400 K时, 1-丁烯或正丁烷在十元环孔道中的扩散明显低于在超笼中的扩散, 吸附质在超笼的底部和顶部的扩散明显低于在超笼中心的扩散; 1-丁烯和正丁烷在ITQ-1分子筛的超笼中两者扩散速率较为相似, 而在十元环中, 两者的扩散速率差别较大.可以推测, 选择性催化主要发生在十元环中.     

人类丝氨酸消旋酶的同源模建及其与多肽类抑制剂的分子对接

利用同源模建和分子动力学模拟方法构建了人类丝氨酸消旋酶(hSR)的三维结构, 并利用profile-3D和procheck方法评估了模型的可靠性. 在此基础上用分子对接程序(affinity)将多肽类抑制剂A和B分别与hSR进行对接, 获得了其复合物结构的理论模型. 通过配体与受体之间相互作用能和结构分析给出了此类抑制剂与hSR的具体结合方式, 明确了hSR与此类抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基, 为基于人类丝氨酸消旋酶三维结构的药物设计提供重要的参考信息.     

人类谷胱甘肽S-转移酶M1a-1a催化的亲核芳香取代反应的理论研究

利用分子力学和量子力学方法研究人类谷胱甘肽S-转移酶M1a-1a催化谷胱甘肽对1-氯-2,4二硝基苯(CDNB)的亲核芳香取代反应的细节.所获得的反应路径显示反应仅经历一个过渡态且能垒很低.电荷布居分析证明电子从谷胱甘肽基团流向二硝基苯,验证了反应的发生.计算结果表明活性位点3个残基(Tyr6,His107和Tyr115)参与了催化反应,尤其是His107,它在反应后期通过与产物形成氢键从而加速了Cl的释放.结果支持了Patskovsky等人提出的机理,并有助于其他谷胱甘肽S-转移酶的研究.     

融合蛋白表达过程中N末端蛋白对下游蛋白正确折叠的影响

将灵芝免疫调节蛋白(LZ-8)与免疫球蛋白G的Fc片段(IgG Fc)进行融合表达,通过Protein A亲和层析结合Superdex 75分子筛层析获得了高纯度LZ8-Fc.凝血活性实验结果表明,LZ-8与Fc融合表达在一定程度上影响了其免疫活性;利用分子动力学和圆二色光谱等技术研究了LZ8-Fc的蛋白折叠及组装方式,发现LZ8-Fc的组装方式与LZ-8相同,但是N末端的LZ-8可能影响下游IgG Fc片段的正确折叠,表明在融合蛋白制备过程中,位于N末端的蛋白对下游蛋白的正确折叠起到重要作用,这为融合蛋白制备技术的优化及应用过程中的稳定提供了重要的理论依据.     

Furcatin 水解酶的三维结构模建和与furcatin 的对接研究

利用同源模建和动力学模拟方法，模建了furcatin水解酶（FH）的三维结构．并在这基础上，分析了活性位点的组成和结构．研究了furcatin与FH的对接．结果表明，Ser84，Arg146，Thr189，Thr234和Gly372在复合物的形成过程中起重要的作用．其中，Ser84，Argl46和Thr189是在FH的活性口袋的二糖部分的亚单位一1中重要的氨基酸，Thr234和Gly372是亚单位-2中重要的氨基酸．     

吲哚咔唑异构体的电子结构和光学性质

分别采用密度泛函理论(DFT)和单激发组态相互作用(CIS),在6-31G(d,p)基组水平上优化了5个吲哚咔唑分子的基态和激发态结构.在此结构的基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同基组水平和极化连续介质模型(PCM)下计算了模型分子的吸收和发射光谱.这几个吲哚咔唑异构体的发射光谱有明显的差别,如异构体5([3,2-b]型)有较大的振子强度,但是相对于其他异构体,其发射能量最小;异构体4([3,2-a]型)的发射能量最大;异构体2([2,3-b]型)的最大振子强度在250-450 nm范围内,与其他几个分子相比为最小.这主要是由分子的激发态几何变化和轨道能级的不同导致的.本文还考察了这类分子的一阶超极化率,结果显示5个分子极化率在同一水平,但静态第一超极化率(β0)有明显差别,异构体2的β0值最大.