ABEEMMM浮动电荷力场应用于血红素结构的研究.pdfVIP

V01．29 高等学校化学学报 No．3 2008年3月 CHEMlCALJOURNALOFCHINESEUNIVERSmES 585—590 ABEEM／MM浮动电荷力场应用于 血红素结构的研究 崔宝秋1”，管清梅1，宫利东1，赵东霞1，杨忠志1 (1．辽宁师范大学化学化工学院，大连116029；2．锦州师范高等专科学校化学系，锦州121000) 摘要运用拟合的参数，应用ABEEM／MM浮动电荷力场对血红素分子结构进行了模拟．结果表明，该力场 的细胞色素C，敛中血红素分子的电荷分布与CHARMM固定电荷力场的比较，更准确地反映了血红素分子的 电荷分布以及极化现象． 关键词ABEEM／MM力场；血红素；几何结构；构象能；电荷分布 中图分类号0641 文献标识码A 文章编号0251-0790(2008)03-0585-06 血红素分子在血红素蛋白中具有重要作用，其活性功能不仅与其特殊的结构有关，而且还与其电 荷分布密切地联系在一起，如在细胞色素c中，血红素分子通过活性中心Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)之间的相互 子已做了大量的研究¨“J，但均采用固定电荷力场模型，这对于容易极化的原子处理是不理想的，同 时血红素分子在蛋白质中的扭曲构象也很难反映出电荷变化．尽管一些力场在电荷参数等方面不断改 极化电荷的处理仍有局限性，因为固定电荷力场无法具体计算出血红素分子与周围蛋白质相互作用的 电荷变化．而这种变化对于模拟体系的结构和能量都会带来重要的影Ⅱ向．基于密度泛函理论和电负性 均衡原理发展起来的原子一键电负性均衡方法(ABEEM)o卜12J，较好地考虑了原子和化学键随化学环境 3．14 的变化而改变的事实．在此基础上，Yang等uo将原子一键电负性均衡方法融合分子力场建立了 ABEEM／MM浮动电荷力场．目前该力场不仅对金属离子、卤素离子的水溶液进行了动力学模 拟u卜18]，而且也可以应用到烷烃、多肽以及小蛋白质的研究中¨引． 本文利用蛋白质晶体结构数据库(PDB)中的晶体结构与量子化学计算，拟合了血红素分子的 进行分析，有利于探索血红素分子在血红素蛋白中的重要作用． 1 ABEE彬MM浮动电荷力场与参数 1．1 ABEEM／MM浮动电荷力场与模拟方法 在ABEEM／MM浮动电荷力场中，血红素分子的势能函数由键伸缩、键角弯曲、二面角扭转势能、 静电库仑势能和Lennard—Jones势能项等组成，即： I， 收稿日期：2007-02-09． 基金项目：国家自然科学基金(批准号20403007)资助． 联系人简介：杨忠志，男，博士，教授，博士生导师，主要从事理论与计算化学研究．E-mail：z叮∞g@lnnu．edu．cn 万方数据万方数据 高等学校化学学报 萎[J}《『(警)]+；{％占一[‘ioq)12一(詈)6]} (1) 式中，kb和kr和0、req和口。。分别表示键伸缩和键角弯曲势能的力常数、实际的键长和键角、平衡态 键长和键角；K／2表示二面角扭转势能项的展开力常数，妒，rt和7分别为二面角实际值、周期值和相 k0．和兀的详细阐述请参阅文献[19，20]． 从PDB中获取晶体结构，本文研究的血红素 分子骨架结构以及在ABEEM／MM浮动电荷力场中 的原子类型参见图1．采用拟合的参数在改进的 Tinker程序中通过共轭梯度方法进行能量最小化， 弋， 共轭梯度小于O．418ld／(mol·nm)．细胞色素c中 的水分子采用ABEEM／MM—TIP-TP水模型势能函数 来描述ot334]． oftheheme Fig．1Configuration group