基于生物信息学与分子结构的SARS冠状病毒主蛋白酶(SARS CoV Mpro)多肽类抑制剂研究

用冠状病毒基因解析软件系统ZCURVE_CoY2．0，从SARS冠状病毒（TOR2，NC_004718）的RNA基因序列出发，搜索出含有SARS冠状病毒主蛋白酶（SARS CoV M^pro）真实剪切位点的11个八肽，运用分子叠合和分子对接的方法，对11个八肽进行了分析，证明这11个八肽有相似的活性，而且11个八肽中，op4的活性最高．分析认为，op4有望成为抗SARS药物的理想前体．     

甲烷水合物(可燃冰)结构-I的分子间势能的量子化学研究

采用H artree-Fork,4种DFT(BLYP,B3LYP,M PW 1PW 91,SVWN 5)和M P2方法研究了甲烷水合物结构-I的氢键和范德华能.甲烷分子取HF/6-31G(d,p)优化构型,水分子选用ST 2模型.水分子间的氢键能Ehb(l)和甲烷-水分子间的范德华能EvdW(l)作为正十二面体边长l的函数,用HF/6-31G(d,p)和4种DFT方法做计算,保持水分子和甲烷分子的构型不变,在几个关键点上选用M P2方法做了计算.计算中选用6-31G(d,p)基组,分别用完全平衡校正和不完全校正法进行校正,这两种方法给出了基组重叠误差(BSSE)的上限和下限.DFT/B3LYP方法计算的氧-氧距离RO-O=0.280 nm和碳-氧距离RC-O=0.392 nm最接近于实验值0.282 nm和0.395 nm.所有计算方法(HF,DFT,M P2)都表明,甲烷水合物结构-I是一个由超强氢键(30~36 kJ/m o l)组成的稳定结构,其氢键能远大于水分子二聚体和冰I4晶格中的氢键能((-22.6±2.9)kJ/m o l和(-21.7±0.5)kJ/m o l).这些数据为气体水合物的Lennand-Jones和K ihara势能函数提供了基本参数,可用于气体水合物的分子动力学模拟.     

甲烷水合物(可燃冰)结构-Ⅰ的分子间势能的量子化学研究

采用Hartree-Fork,4种DFT(BLYP,B3LYP,MPW1PW91,SVWN5)和MP2方法研究了甲烷水合物结构-Ⅰ的氢键和范德华能.甲烷分子取HF/6-31G(d,p)优化构型,水分子选用ST2模型.水分子间的氢键能Ebb(l)和甲烷-水分子间的范德华能Evdw(l)作为正十二面体边长l的函数,用HF/6-31G(d,p)和4种DFT方法做计算,保持水分子和甲烷分子的构型不变,在几个关键点上选用MP2方法做了计算.计算中选用6-31G(d,p)基组,分别用完全平衡校正和不完全校正法进行校正,这两种方法给出了基组重叠误差(BSSE)的上限和下限.DFT/B3LYP方法计算的氧-氧距离Ro-o=0.280 nm和碳-氧距离Rc-o=0.392 nm最接近于实验值0.282 nm和0.395 nm.所有计算方法(HF,DFT,MP2)都表明,甲烷水合物结构-Ⅰ是一个由超强氢键(30～36 kJ/mol)组成的稳定结构,其氢键能远大于水分子二聚体和冰Ⅰ4晶格中的氢键能((-22.6±2.9)kJ/mol和(-21.7±0.5)kJ/mol).这些数据为气体水合物的Lennand-Jones和Kihara势能函数提供了基本参数,可用于气体水合物的分子动力学模拟.     

氨基酸主成分分析法及在蛋白质结构预测中的应用

用化学计量学的主成分分析(PCA)法计算和分析了4种类型(α型、β型、α／β型和α β型)204个蛋白质的20种氨基酸在主成分中的贡献．研究发现，20种氨基酸在4种类型蛋白质的主成分中的贡献有明显的不同．氨基酸在主成分中的贡献体现了4种类型蛋白质的结构特征，有深刻的物理和化学的内在原因．我们把氨基酸的主成分分析法应用于蛋白质结构类型的预测，对4种类型的蛋白质都取得了满意的结果．使用LOO(leave one out)检验法，4种类型蛋白质的预测正确率分别为：76．9％(α型)、96．7％(β型)、82．2％(α／β型)和78．39／5(α β型)，204个蛋白质的整体正确率为84．3％，高于以氨基酸组成为基础的简单距离和欧几里德距离等方法．     

分子亲脂-亲水性的量子化学描述II. 氨基酸侧链的亲水指标和亲脂指标

在启发式亲脂势HMLP (heuristic molecular lipophilicity potential)的基础上提出了分子、分子片段和原子的亲水指标和亲脂指标. 计算出了20个天然氨基酸侧链的亲水、亲脂指标和亲水、亲脂表面积, 并用线性自由能函数表达氨基酸侧链的溶剂化自由能, ΔG_sol,i^θ＝b₀＋b₁L_i＋b₂H_i＋b₃S_i^＋＋b₄S_i^－. . 应用线性自由能函数和氨基酸侧链的亲水和亲脂指标, 计算了20个氨基酸残基的3种相转移自由能(蒸气-水、蒸气-正辛醇、正辛醇-水)和正辛醇-水分配系数logP_ow, 取得了与实验值高度一致的良好效果. HMLP的亲水和亲脂指标是HMLP的指标化, 扩展了这一方法的使用范围. 氨基酸侧链的亲水、亲脂指标和线性自由能函数有望用于生物大分子受体与配体的结合自由能的估算、蛋白质的结构与功能、蛋白-蛋白相互作用和识别的研究.     

分子亲脂-亲水性的量子化学描述II. 氨基酸侧链的亲水指标和亲脂指标

在启发式亲脂势HMLP(heuristicmolecularlipophilicitypotential)的基础上提出了分子、分子片段和原子的亲水指标和亲脂指标.计算出了20个天然氨基酸侧链的亲水、亲脂指标和亲水、亲脂表面积,并用线性自由能函数表达氨基酸侧链的溶剂化自由能,?Gsol,=b0 b1Li b2Hi b3Si b4Si.应用线性自由能函数和氨基酸侧链的亲水和亲脂! -i指标,计算了20个氨基酸残基的3种相转移自由能(蒸气-水、蒸气-正辛醇、正辛醇-水)和正辛醇-水分配系数logPow,取得了与实验值高度一致的良好效果.HMLP的亲水和亲脂指标是HMLP的指标化,扩展了这一方法的使用范围.氨基酸侧链的亲水、亲脂指标和线性自由能函数有望用于生物大分子受体与配体的结合自由能的估算、蛋白质的结构与功能、蛋白-蛋白相互作用和识别的研究.     

二氯三苯基磷的能量、红外及拉曼光谱、化学位移和耦合常数的量子化学研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G**方法研究了二氯三苯基磷在分子势能超曲面上的4种稳定结构,计算了结构Ⅰ-Ⅳ的能量、红外及拉曼光谱、原子的化学位移和耦合常数,并作了频率分析,确认存在离子态的四配位磷化合物和三角双锥型的五配位磷化合物.结构Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ是能量的最低点,没有虚频,结构Ⅱ有一个虚频,是一鞍点的过渡态,鞍点结构具有Cl—P—Cl三重轴,3个苯环共平面,结构Ⅲ也有Cl—P—Cl三重轴,苯环呈扭曲螺旋状,能量最低,结构Ⅰ呈离子态、松散状结构,结构Ⅳ呈尖塔状,苯基取螺旋型,为四配位闸型结构,是一复杂的电荷转移体.