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青岛能源所在蛋白质盐桥形成机制研究中取得重要进展
2017-05-08   青岛生物能源与过程研究所 【

   在蛋白质中,盐桥影响蛋白质的功能及理化性质,如酶的催化、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-DNA/RNA相互作用、分子识别等,但是盐桥形成机制目前还不清楚。青岛能源所仿真模拟团队利用该团队优化的pH滴定方法,测量了GB34对盐桥在不同温度条件下盐桥的强度(见图1),并阐明了盐桥形成的机制。

   研究发现,蛋白质盐桥会随着温度的升高而增强,通过范德霍夫方程(-2.303DpKa = DH/RT -DS/R)拟合得到DH DSDH > 0DS > 0, 表明熵驱动了盐桥的形成,而焓变不利于盐桥的形成(表1)。随后,我们采用分子动力学模拟方法计算了盐桥自由能随温度的变化,结果和实验结论一致。计算研究表明,去溶剂化熵对盐桥的形成起到了主导作用(见图2),即盐桥的形成导致了原本围绕在离子周围的水分子被释放,从而增加了溶剂的熵值。

   以上研究由青岛能源所仿真模拟团队姚礼山研究员主持完成,获得国家自然科学基金的支持。

1  优化的pH滴定方法

1 盐桥的热动力学参数

 

2 分子动了学模拟盐桥(H31-E27)形成所需的自由能

Ning Zhang,† Yefei Wang,† Liaoyuan An, Xiangfei Song, Qingshan Huang, Zhijun Liu and Lishan Yao*

Entropy Drives the Formation of Salt Bridges in Protein GB3. Angew. Chem.-Int. Edit.,2017.( †co-author, just accepted, DOI: 10.1002/anie.201702968)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201702968/full

 

 
 
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