在不同溶剂体系中PC脂肪酶对PBS基共聚物的催化降解和分子模拟

采用酶促降解实验、分子对接模拟和分子动力学模拟相结合的方法,分别研究了在氯仿和水溶剂体系中洋葱假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacialipase PC)对含六元环结构的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、1,4环己烷二甲酸(CHDA)、含醚键结构的一缩二乙二醇(DEG)和二乙醇酸(DGA)单体的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)改性共聚物的降解规律,并对它们进行了比较,阐明了PC脂肪酶与不同底物的结合机制及其降解差异性。结果表明:PC脂肪酶可有效地催化降解不同结构的PBS基共聚物,氯仿中酶与底物结合自由能的大小顺序为CMSCMDGSDGBDABBCABBSB,水中二者的结合自由能大小顺序为CMSCMDGSDGBCABBDABBSB,其中CM单元的六元环状亚甲基的富集作用使得底物与酶活性位点的对接最为稳定,具有较大的结合能,且PBS-co-CHDMS降解率最大。受溶剂效应影响,酶与底物在氯仿中的结合更稳定,降解率远大于在水中的降解率。     

结合分子模拟探讨PC脂肪酶催化PBS基共聚物降解的主链异构效应

采用固定化洋葱假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase,PC脂肪酶)为催化剂,在有机溶剂体系中研究了环己烷二甲醇和环己烷二甲酸对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的改性共聚物,即聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸环己烷二甲醇酯)(PBS-co-CHDMS)和聚(丁二酸丁二醇-co-环己烷二甲酸丁二醇酯)(PBS-co-BCHDA)的降解规律及其差异性.通过共聚物降解率随时间的变化、降解产物的MALDI-TOF-MS分析研究了共聚物降解规律,并以分子模拟分别研究了降解差异性和PC脂肪酶与底物的结合机制.研究结果表明,PC脂肪酶均可催化PBS基共聚物降解;在降解60 h后,相比较于PBS-co-BCHDA,PBS-co-CHDMS降解率均更大;其中PBS-co-10%CHDMS降解率最大,为85%.共聚物降解不仅生成了线型小分子,还产生了部分环状低聚物;此外,PBS-co-CHDMS降解产生的低聚物种类比PBS-co-BCHDA的要多.分子对接模拟结果表明,在氯仿中,PC脂肪酶与底物结合自由能的大小顺序为CMSCMBSCMBCABBSB,即含有丁二酸环己烷二甲醇酯(CHDMS)单元的底物与PC脂肪酶活性位点的对接更为稳定.     

亲水改性PBS基共聚物的N435酶降解差异性及分子模拟

在水相体系中, 采用脂肪酶Novozym435对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)分子主链中氧醚键在醇段和酸段的不同位置的共聚物聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸二甘醇酯)[P(BS-co-BDGA)]和聚(丁二酸丁二醇-co-二甘醇酸丁二醇酯)[P(BS-co-DEGS)]进行酶促降解研究. 以分子对接模拟探讨了酶对亲水性底物的识别及相互作用机制. 通过对降解前后不同摩尔比的共聚物薄膜的质量损失率、 亲水性、 热性能以及降解产物的分析, 研究了PBS改性共聚物的降解规律. 结果表明, 随着降解时间的推移, 所有共聚物薄膜的质量损失率升高, 亲水性增强, 热分解温度升高; 降解5 d后, P(BS-co-BDGA)降解产生的低聚物种类比P(BS-co-DEGS)的多. 分子对接结果表明, 醚键在酸段的P(BS-co-BDGA)型酯键与Novozym435酶活性位点的结合比醚键在醇段的P(BS-co-DEGS)型酯键更稳定, 因此, 在N435脂肪酶作用下, P(BS-co-BDGA)比P(BS-co-DEGS)的降解效果好. 实验结果表明, 当DGA摩尔分数为20%时, 降解效果最佳.     

结合分子模拟探讨共聚酯PBSH在不同溶剂中的PC脂肪酶催化降解

采用固定化洋葱假单胞菌(PC)脂肪酶为催化剂,研究了在氯仿和四氢呋喃(THF)中不同摩尔比的聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸己二醇酯)(PBSH)的酶促降解规律及其差异性.通过PBSH降解前后的相对分子质量变化、降解产物的MALDI-TOF-MS分析研究了共聚酯降解规律,并以分子动力学(MD)及分子对接模拟分别研究了PC酶的溶剂效应及酶与底物的结合机制.研究结果表明,PC酶在2种溶剂中均可催化PBSH降解,但在氯仿中酶的活性较大,PBSH降解率大.分子动力学模拟数据表明,在THF中,PC酶整体氨基酸残基的涨落比氯仿中大,且THF会进入酶活性口袋中与催化残基Ser87结合,破坏了催化残基Ser87和His286之间的相互作用.分子对接结果分析发现,含丁二酸己二醇酯(HS)单元底物与PC酶活性位点的对接比含丁二酸丁二醇酯(BS)单元的更为稳定.