谷氨酰胺结合蛋白的分子动力学模拟和自由能计算Molecular .PDF

2006 年第 64 卷 化 学 学 报 Vol. 64, 2006 第 20 期, 2079～2085 ACTA CHIMICA SINICA No. 20, 2079～2085 ·研究论文· 谷氨酰胺结合蛋白的分子动力学模拟和自由能计算 胡建平a,b 孙庭广a 陈慰祖a 王存新*,a (a 北京工业大学生命科学与生物工程学院 北京 100022) (b 乐山师范学院化学与生命科学系 乐山 614004) 摘要 谷氨酰胺结合蛋白(Glutamine-binding protein, GlnBp)是大肠杆菌透性酶系统中一个细胞外液底物专一性结合蛋 白, 对于细胞外液中谷氨酰胺(Gln) 的运输和传递至关重要. 本文运用分子动力学(Molecular dynamics, MD)模拟采样, 考察了 GlnBp 关键残基与底物 Gln 之间的相互作用和 GlnBp 两条铰链的功能差别; 并采用 MM-PBSA 方法计算了 GlnBp 与底物 Gln 的结合自由能. 结果表明: Ph13, Phe50, Thr118 和 Ile69 与底物 Gln 的范德华相互作用和Arg75, Thr70, Asp157, Gly68, Lys115, Ala67, His156 与底物 Gln 的静电相互作用是结合Gln 的主要推动力; 复合物的铰链区 85～89 柔性大, 对构象开合提供了结构基础; 而铰链区 181～185 柔性小, 其作用更多是在功能上把底物 Gln 限制在口袋中; 自由能预测值与实验值吻合. 本研究很好地解释了 GlnBp 结构与功能的关系, 为进一步了解 GlnBp 的开合及转运 Gln 的机制提供了重要的结构信息. 关键词 GlnBp; 开合运动; 分子动力学; MM-PBSA; 结合自由能 Molecular Dynamics Simulations and Free Energy Calculation on Glutamine-binding Protein HU, Jian-Pinga,b SUN, Ting-Guanga CHEN, Wei-Zua WANG, Cun-Xin*,a (a College of Life Science and Bioengineering, Beijing University of Technology, Beijing 100022) (b Department of Chemistry Life Sciences, Leshan Normal University, Leshan 614004) Abstract Glutamine-binding protein (GlnBp) is one of the ligand-specific periplasmic binding proteins in the Escherichia coli permease systems, predicted to play an important role in transferring Gln from the pe-