菊粉酶水解機理的分子動力學(xué)模擬研究.pdf

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(guān)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(xué)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(nèi)容如下：

2、　　1.尋找蛋白質(zhì)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(nèi)切菊粉酶為研究對象，在其活性口袋內(nèi)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(xué)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(jié)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(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），對接優(yōu)化后進行100 ns分子動力學(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，到三糖時開始轉(zhuǎn)折，與實驗中產(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相吻合，然而這組在殘基分解能更占優(yōu)勢，與配體結(jié)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(zhì)進行虛擬定點突變。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)鏈對于活性口袋的影響，將這五個氨基酸全部突變?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(jié)合模式研究菊