大肠杆菌中高丝氨酸琥珀酰基转移酶的同源模建与对接研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法,模建了大肠杆菌中高丝氨酸琥珀酰基转移酶的三维结构.分析了活性位点的组成,从结构上佐证了Cys142而不是Lys47为亲核进攻的残基,并通过与其天然底物琥珀酰-辅酶A的对接研究,从理论上确认了对复合物形成起到重要作用的氨基酸残基.     

分子对接和动力学模拟提高嗜热蛋白酶PhpI的活力

通过分子对接和动力学模拟对嗜热蛋白酶的分子进行改造, 确定蛋白酶PH1704(PhpI)定点突变残基, 并通过分子生物学实验进行验证. 突变体K43C的蛋白酶活力提高了5.8倍. 分子动力学模拟结果表明, 经过8 ns的动力学模拟后, K43C突变体二级结构由野生型的S2片层(F11-E12-D13)变成环状结构. E12和K43均是活性位点的重要残基, 这种变化将导致活性位点的柔性增强, 有利于催化反应的发生.     

极光激酶A抗癌抑制剂的高通量筛选及对接研究

极光激酶(aurora kinases)A是负责调控细胞有丝分裂的一类重要的丝氨酸/苏氨酸激酶. 用极光激酶A的一种抑制剂H-89作为先导化合物, 通过AutoDock vina软件进行虚拟筛选, 选取能量打分最低的抑制剂(命名为H-89-1)做进一步的深入研究. 理论对接研究揭示H-89-1是一种比H-89更好的抑制剂, 并且Thr217和Arg137是H-89-1和酶作用中的重要残基, 因为它们和H-89-1形成了氢键. 我们的研究将为极光激酶A专有抑制剂的设计提供可靠的理论线索.     

基于分子动力学模拟的VmoLac非特异性底物催化活性的理论研究

采用分子动力学模拟方法研究了VmoLac的非特异性底物催化活性, 模拟了VmoLac/3-oxo-C10-AHL, VmoLac/3-oxo-C6-AHL, VmoLac/γ-nonalacton和VmoLac/ethyl-paraoxon 4个复合物. 分析了分子动力学模拟过 程中不同底物结合引起VmoLac构象变化的主要原因. 结果表明, 3-oxo-C10-AHL和γ-nonalacton的结合会使VmoLac活性口袋附近的Loop8结构域运动明显, 利于底物结合在Loop8疏水通道外侧进而引起催化反应; VmoLac活性口袋周围的门控残基W264和Y230之间距离的变化会影响底物的结合; Y98与长链内酯、 壬内酯的羰基碳之间形成的进攻距离较小, 而与短链内酯的羰基碳以及对氧磷的磷原子之间形成的进攻距离较大, 短的距离更有利于发生亲核进攻反应; D257是引发VmoLac催化反应的关键残基; 当VmoLac催化3-oxo-C10-AHL和γ-nonalacton时, D257与极化水以及底物形成更多的氢键, 使底物与酶更容易结合. 从理论催化机制角度解释了VmoLac催化长链内酯(3-oxo-C10-AHL)比短链内酯(3-oxo-C6-AHL)的能力强, 催化壬内酯(γ-nonalacton)比对氧磷(ethyl-paraoxon)能力强的原因, 为实验结果提供了理论证明.     

新的α/β水解酶W14和W15的三维结构模建及分子对接研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法, 模建了两个新发现的α/β水解酶超家族成员W14和W15的三维结构, 并通过与α-醋酸萘酯的对接研究, 从理论上提出Gly82和Val13为形成“氧洞”的关键残基,有利于稳定水解过程中的带负电的过渡态, 以及其它对复合物形成起到重要作用的氨基酸残基.     

基于分子动力学模拟提高嗜热磷酸三酯酶样内酯酶非特异性底物活力的理论研究

采用分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟方法, 结合分子力学-广义玻恩表面积(MM-GB/SA)方法进行自由能计算和结构交互指纹分析, 研究了模拟过程中非特异性底物(对氧磷/内酯)分别与嗜热磷酸三酯酶样内酯酶(SsoPox)野生型和突变体(W263F/W263T)结合的构象变化, 分析了Loop8中重要残基Trp263的突变提高SsoPox非特异性底物活力的原因, 发现其能够影响门控残基Phe229的构象变化, 导致活性口袋入口变宽(Phe229与Tyr99之间的距离变大), 使对氧磷和内酯更容易结合到蛋白质的活性位点上; Asp256和Arg223形成盐桥的几率高于野生型(WT)SsoPox, 在Arg223(位于Loop7)的协助下质子更加高效地从活性中心的Asp256(位于Loop8)传递到溶剂中去, 因而能够提高SsoPox水解底物的效率. 通过比较2个野生型复合物的结构稳定性和结合自由能差异, 发现在模拟过程中SsoPox与内酯的复合物体系更加稳定并且具有更低的结合自由能, 有利于SsoPox识别底物并使其埋在活性部位的疏水环境中, 促进氢氧化物亲核进攻底物的亲电中心. 因此, 底物与酶稳定的相互作用可能是SsoPox具有天然内酯酶活性的原因之一.     

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．     

人参β-香树素合成酶同源模建及高通量虚拟筛选抑制剂的研究

人参β-香树素合成酶(β-AS)能催化氧鲨烯环化生成齐墩果烷型皂苷,从而减少植物固醇的生成量,有助于获得高效的人参皂苷.因β-AS的三维结构是未知的,我们以氧鲨烯环化酶为模板,对β-AS进行三维结构搭建.以抑制剂10-aza-10,11-dihydro-2,3-oxidosqualene为先导化合物,通过AutoDockvina进行分子对接,选取结合能量最低的新化合物进行研究.研究结果表明:新抑制剂8442257比先导化合物10-aza-10,11-dihydro-2,3-oxidosqualene的抑制效果更好.Leu287与新抑制剂结合时能量最低,是重要的残基位点;Ser413和Trp613通过氢键与新抑制剂结合,在抑制过程中起重要作用.我们的研究结果为人参β-香树素合成酶抑制剂的研究提供一个有利的依据.     

嗜热蛋白酶PH1704别构中心量子化学计算与突变体动力学简

通过量子化学计算,确定嗜热菌Pyrococcus horikoshii OT3的PH1704蛋白酶别构位点的关键残基为Arg113,Tyr120和Asn129. 其中,Arg113及Asn129与别构抑制剂结合,参与别构调控. Tyr120残基位于亚基交界面附近,并与亲核残基Cys100之间以氢键相连,可通过影响亚基聚合来影响酶的亲核催化. DJ-1超家族的4种构建蛋白的结构显示,120位点位于亚基交界面处,影响亚基的聚合,进而影响蛋白酶的活力,并间接参与别构调控. 分子生物学实验显示,突变体R113T/Y120P/N129D的kcat/km(L·μmol-1·min-1)值是野生型kcat/km值的6倍,h系数由野生型的0.86转变为1.3,负协同效应消失. 113和129位点处阴离子别构剂脱离,从而破坏113,120和129位点间的封闭环结构,使AC交界面α7螺旋(124~129,524~529)间聚合度增强;120位点残基由Tyr转变为Pro,与Cys100间氢键断裂,亲核进攻的阻力减小,从而使酶活力提高,别构负调控消失.     

基于拉伸分子动力学模拟的黄嘌呤氧化酶抑制剂解离途径的理论研究

采用拉伸分子动力学模拟的方法研究了黄嘌呤氧化酶(Xanthine oxidase, XO)抑制剂别嘌呤醇(Allopurinol)和葛根素(Puerarin)从XO离去通道解离的动态过程. 分子对接结果表明, 别嘌呤醇和葛根素均结合在XO的钼蝶呤中心(Molybdopterin, Mo-pt); 丙氨酸扫描的结果显示, Val789, Arg880, Phe911, Phe914和Val1081在XO与抑制剂的结合中起到非常重要的作用. 拉伸分子动力学模拟结果显示, 相比于葛根素, 别嘌呤醇需要更大的外力和更长的时间才能从XO中解离, 拉伸过程中Arg880, Phe1009, Thr1010, Val1011和Ala1079均对维持2种复合物的结构稳定起到重要作用, Phe649和Phe1013在抑制剂解离过程中起到门控的作用, His875起到阻碍抑制剂解离的作用.