菊粉酶水解機理的分子動力學模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、菊粉是一種自然界廣泛存在的糖類,近年來因其在食品及生理上的功能特性而引起廣泛關注。在我國,菊粉主要來自于菊芋的塊莖,由于該類植物抗性強,適合作為鹽堿地作物,因此有很高的利用價值。菊粉的主要貢獻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。本文從此前研究較少的菊粉酶水解菊粉的機理出發(fā),試圖通過分子動力學模擬的方法,探究菊粉水解的過程,以對更好的提高菊粉水解效率提供思路。本文主要內容如下:

2、  1.尋找蛋白質的活性位點一直是分子對接研究的重要方向,本文以一種內切菊粉酶為研究對象,在其活性口袋內尋找到兩個活性中心A、B。分別以兩個活性中心為對接中心,將不同小分子與之對接后進行分子動力學模擬。在確定體系穩(wěn)定后,比較兩組體系的殘基貢獻,發(fā)現(xiàn)以活性位點A為中心時更符合實驗結論,以此確定水解的中心為活性位點A。
  2.在確定分子對接中心后,本文試圖對菊粉酶水解機理進行研究。結合菊粉的分子結構,將配體分子分為含葡萄糖組和不含葡

3、萄糖組(共14個),對接優(yōu)化后進行100 ns分子動力學模擬。分析結合自由能發(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,到三糖時開始轉折,與實驗中產(chǎn)物多為三糖、四糖、五糖的結論相一致;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相吻合,然而這組在殘基分解能更占優(yōu)勢,與配體結合時保守序列的殘基都做出了較大貢獻。
  3.本文嘗試對蛋白質進行虛擬定點突變。在尋找到蛋白質活性口袋起主要作用的氨基酸

4、Trp17、Ser301、Asn19、Va143、Asn297后,為了研究氨基酸側鏈對于活性口袋的影響,將這五個氨基酸全部突變?yōu)椴粠孺湹母拾彼帷7治鼋Y合自由能發(fā)現(xiàn),大多數(shù)突變體的結合自由能都比原始的蛋白質低。分析殘基分解能發(fā)現(xiàn),突變的殘基本身能量貢獻并沒有較大變化,但是活性位點的殘基貢獻都有降低的趨勢,而活性位點周圍的Loop環(huán)能量貢獻有提高。
  本文工作在理論上探究了菊粉酶水解的活性位點,并試圖通過分析多個分子結合模式研究菊

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