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菊粉酶水解機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、菊粉是一種自然界廣泛存在的糖類,近年來(lái)因其在食品及生理上的功能特性而引起廣泛關(guān)注。在我國(guó),菊粉主要來(lái)自于菊芋的塊莖,由于該類植物抗性強(qiáng),適合作為鹽堿地作物,因此有很高的利用價(jià)值。菊粉的主要貢獻(xiàn)是將其水解為低聚果糖,用于食品行業(yè)、化工業(yè)等,因此如何高效的水解菊粉一直是課題研究的重點(diǎn)。本文從此前研究較少的菊粉酶水解菊粉的機(jī)理出發(fā),試圖通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法,探究菊粉水解的過(guò)程,以對(duì)更好的提高菊粉水解效率提供思路。本文主要內(nèi)容如下:

2、  1.尋找蛋白質(zhì)的活性位點(diǎn)一直是分子對(duì)接研究的重要方向,本文以一種內(nèi)切菊粉酶為研究對(duì)象,在其活性口袋內(nèi)尋找到兩個(gè)活性中心A、B。分別以兩個(gè)活性中心為對(duì)接中心,將不同小分子與之對(duì)接后進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬。在確定體系穩(wěn)定后,比較兩組體系的殘基貢獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)以活性位點(diǎn)A為中心時(shí)更符合實(shí)驗(yàn)結(jié)論,以此確定水解的中心為活性位點(diǎn)A。
  2.在確定分子對(duì)接中心后,本文試圖對(duì)菊粉酶水解機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)合菊粉的分子結(jié)構(gòu),將配體分子分為含葡萄糖組和不含葡

3、萄糖組(共14個(gè)),對(duì)接優(yōu)化后進(jìn)行100 ns分子動(dòng)力學(xué)模擬。分析結(jié)合自由能發(fā)現(xiàn)含葡萄糖組隨著糖分子量的減少能量呈遞減的趨勢(shì),到三糖時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)折,與實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)物多為三糖、四糖、五糖的結(jié)論相一致;而不含葡萄糖組的總能則隨著糖分子量的少能量升高,與分子量越大相互作用越多的觀點(diǎn)相吻合,然而這組在殘基分解能更占優(yōu)勢(shì),與配體結(jié)合時(shí)保守序列的殘基都做出了較大貢獻(xiàn)。
  3.本文嘗試對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行虛擬定點(diǎn)突變。在尋找到蛋白質(zhì)活性口袋起主要作用的氨基酸

4、Trp17、Ser301、Asn19、Va143、Asn297后,為了研究氨基酸側(cè)鏈對(duì)于活性口袋的影響,將這五個(gè)氨基酸全部突變?yōu)椴粠?cè)鏈的甘氨酸。分析結(jié)合自由能發(fā)現(xiàn),大多數(shù)突變體的結(jié)合自由能都比原始的蛋白質(zhì)低。分析殘基分解能發(fā)現(xiàn),突變的殘基本身能量貢獻(xiàn)并沒(méi)有較大變化,但是活性位點(diǎn)的殘基貢獻(xiàn)都有降低的趨勢(shì),而活性位點(diǎn)周圍的Loop環(huán)能量貢獻(xiàn)有提高。
  本文工作在理論上探究了菊粉酶水解的活性位點(diǎn),并試圖通過(guò)分析多個(gè)分子結(jié)合模式研究菊

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