SARS冠状病毒主要蛋白酶构象运动性分析

Conformational flexibility of the SARS coronavirus main proteinase

ＳＡＲＳ冠状病毒 3ＣＬ蛋白酶的单体结构由 3个结构域构成 ,其中第 1、2个结构域紧密堆积成糜胰蛋白酶折叠类型 ,第 3个结构域由 5个α螺旋构成 ,较为独立。有实验证明 3ＣＬ蛋白酶的α螺旋结构域的缺失会影响酶的催化活性。另外 3ＣＬ蛋白酶还有可能具有ＲＮＡ结合功能。因此研究α螺旋结构域的作用有助于认识ＳＡＲＳ冠状病毒 3ＣＬ蛋白酶的生物功能。我们对于ＳＡＲＳ冠状病毒 3ＣＬ蛋白酶的单体分子进行了分子动力学模拟 ,采取全原子模型 ,加入溶剂水分子 ,进行了 3次 1ｎｓ的模拟。同时我们还利用弹性网络模型对于ＳＡＲＳ冠状病毒 3ＣＬ蛋白酶进行了正则振动分析。分子动力学模拟及正则振动分析表明α螺旋结构域相对于糜胰蛋白酶结构部份有整体的大运动 ,在两个垂直的方向上有方向相反的振动模式 (图 1)。原子热运动分析表明酶催化活性附近的两个表面环区有较大的构象运动性。

The 3CLproteinaseofSARScoronavirusconsistsofthreedomains ,inwhichthefirsttwodomainsformachymotrypsinfoldandthethirddomainisanαhelicaldomainwithfiveαhelix .Experimentshaveshownthattheloseoftheαdomainwillcausealargedecreaseoftheenzymaticactivity .3CLproteinasewasalsoreportedtobindwithRNA .However ,thebiologicalfunctionoftheαdomainremainsunclear .Wehavestudiedtheconfor mationalflexibilityof 3CLproteinaseofSARScoronavirusbymoleculardynamicssimulationandnormalmodeanalysis .Moleculardynamicssimulationswerecarriedwithafullatommodelwithwatermolecules.Threeone nanosecondsimulationshavebeenperformed .AGaussiannetworkmodelhasbeenusedfornormalmodeanaly sis .Bothmoleculardynamicssimulationandnormalmodeanalysishaveshownthattheαdomainhasarelativelylargemovementreferringtothechymotrypsinfoldpart .Twomajorrotationsaroundtwoperpendicularaxeswerefound (seetheFigure 1) .Thermalfluctuationanalysisrevealslargeconformationalflexibilityofthetwosurfaceloopsaroundtheactivesiteoftheenzyme .