海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟

虽然海藻糖已经广泛用于蛋白质稳定性研究，但海藻糖稳定蛋白质的作用机理尚不清晰。本文利用全原子分子动力学模拟研究了20种常见氨基酸和海藻糖之间的分子机理。结果表明，所有氨基酸，尤其是极性和带电氨基酸，均优先与水分子结合。相反，仅有疏水性氨基酸与海藻糖发生相互作用，尤其是芳香族和疏水性氨基酸的侧链更易于和海藻糖接触。所有氨基酸的主链与水分子接触的趋势一致。虽然氨基酸和海藻糖与水之间均形成氢键，但氨基酸和海藻糖之间的氢键相互作用要弱于氨基酸和水之间的氢键相互作用。上述分子模拟的结果对于海藻糖稳定蛋白质作用机理的解析及高效蛋白质稳定剂的理性设计具有非常重要的理论指导意义。...

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Published in物理化学学报 Vol. 30; no. 7; pp. 1239 - 1246
Main Author 白姝 常颖 刘小娟 刘夫锋
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 天津化学化工协同创新中心，天津300072%天津大学化工学院生物工程系，系统生物工程教育部重点实验室，天津300072 2014
天津大学化工学院生物工程系，系统生物工程教育部重点实验室，天津300072
Subjects
分子动力学模拟
氢键
海藻糖
渗透剂
蛋白质稳定性
氢键
Trehalose
渗透剂
蛋白质稳定性
海藻糖
Protein stability
分子动力学模拟
Molecular dynamics simulation
Osmolyte
Hydrogen bond
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB201405151

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Summary:虽然海藻糖已经广泛用于蛋白质稳定性研究，但海藻糖稳定蛋白质的作用机理尚不清晰。本文利用全原子分子动力学模拟研究了20种常见氨基酸和海藻糖之间的分子机理。结果表明，所有氨基酸，尤其是极性和带电氨基酸，均优先与水分子结合。相反，仅有疏水性氨基酸与海藻糖发生相互作用，尤其是芳香族和疏水性氨基酸的侧链更易于和海藻糖接触。所有氨基酸的主链与水分子接触的趋势一致。虽然氨基酸和海藻糖与水之间均形成氢键，但氨基酸和海藻糖之间的氢键相互作用要弱于氨基酸和水之间的氢键相互作用。上述分子模拟的结果对于海藻糖稳定蛋白质作用机理的解析及高效蛋白质稳定剂的理性设计具有非常重要的理论指导意义。
Bibliography:11-1892/06
BAI Shu, CHANG Ying, LIU Xiao-Juan, LIU Fu-Feng （1.Key Laboratory of Systems Bioengineering of the Ministry of Education, Department of Biochemical Engineering, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, P. R. China; 2Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering （ Tianjin）, Tianjin 300072, P. R. China）
Trehalose;Osmolyte;Molecular dynamics simulation;Protein stability;Hydrogen bond
Although trehalose is used as a protein stabilizer, the mechanism by which this stability is induced is not ful y understood at present. In this study, we investigated the interactions between trehalose and al 20 common amino acids using al-atom molecular dynamics simulations. It is found that al the amino acids exhibit a preference for contact with water, especial y the polar and charged amino acids. Conversely, only the hydrophobic amino acids were found to have a slight preference for contact with trehalose molecules. This tendency is most pronounced in the c
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB201405151