CO分子在肌红蛋白结合口袋的QM／MM动力学模拟

肌红蛋白具有存储和运输人体内双原子小分子的重要生物学功能．实验证实CO在靠近肌红蛋白血红素基团边缘的结合口袋中具有两个不同的方向．在本文中，我们基于从头算QM／MM动力学模拟的方法详细研究了这两个状态（这两种状态分别命名为B1和B2态）．通过与实验测量的红外光谱数据的对比，证实B1和B2态分别对应于Fe…CO（碳原子更加靠近血红素的中心铁原子）和Fe…OC（氧原子更加靠近血红素的中心铁原子），由蛋白以及溶剂对一氧化碳分子造成的量子极化效应是一氧化碳能够稳定持有两个不同状态的主要源动力．我们计算得到的两个不同状态之间的振动频率偏移量为13．1cm-1，与实验测得的11．5cm-1的位移吻合的很好．模拟结果揭示出蛋白周围的溶剂水可以通过在蛋白活性区域施加电场的方式来辅助加强蛋白的生物功能．通过对肌红蛋白每个残基在一氧化碳分子中心位置产生的电场的定量计算，发现了对总电场有较大贡献的一些氨基酸残基，其中包括了一些带电残基以及三个非带电残基（即HIS64，ILE107，和PHE43）．