基于柔性区域的计算设计改造玉米赤霉烯酮水解酶热稳定性

来源于粉红螺旋聚孢霉Clonostachys rosea的玉米赤霉烯酮水解酶(ZHD101)可以有效降解谷物农副产品和饲料中的霉菌毒素玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN),但是,该酶的热稳定性较低,限制了其在工业中的应用。由于水解ZEN的反应没有吸光值的变化,不适合高通量筛选。本文以ZHD101为模式酶,进行计算虚拟突变并结合实验验证。通过比对不同温度下的分子动力学模拟轨迹,选取32个柔性位点;再通过位置特异性评分和酶构象自由能计算,从32个柔性位点上的608个虚拟饱和突变体中筛选出12个突变体。经实验验证,其中3个突变体N156F、S194T和T259F的热熔融温度有一定程度的提升(ΔT_(m)>4℃),且酶活性与野生型类似甚至更高(相对酶活性为95.8%、131.6%和169.0%)。分子动力学模拟分析显示,导致3个突变体热稳定性提高的可能作用机理分别为NH-π作用力、盐桥重排和分子表面空穴填充。将3个突变体进行迭代组合突变,N156F/S194T表现出最高的热稳定性(ΔT_(m)=6.7℃)。这项工作表明基于柔性区域的虚拟饱和突变在酶稳定性改造上的可行性,探索计算虚拟改造结合实验验证的酶改造策略。

基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化

现有方法对互联后的电网进行无功优化时难以满足大规模电网实时计算、快速反应的需要,并且面临全网数据收集的难题。为了解决上述问题,采用分解协调算法的思想,提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。首先根据支路潮流模型,利用二阶锥松弛和二次旋转锥松弛方法建立了多区域柔性直流互联电网的集中式无功优化模型。然后利用拉格朗日对偶松弛理论在集中式优化模型的基础上,提出了可以并行计算的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。通过算例计算,验证了所提算法的有效性和正确性。此外,还对比分析了所述的分解协调算法和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式优化算法的计算结果,证明所用算法在计算时间上更具优势。

基于双回柔性直流两区域异步互联系统频率一致性控制

为提高基于双回柔性直流两区域异步互联系统电网频率稳定性,提出一种基于“就地控制”与“上层集中”相结合的频率一致性控制。“上层集中”控制层通过对就地电压及功率信息进行处理及控制,为“就地控制”层提供直流电压参考及辅助功率参考;“就地控制”层在常规控制基础上,两端换流站均引入通用化频率-电压辅助控制结构;同时引入直流电压信号调整系数α。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了所提策略可有效改善受扰电网频率动态特性,实现了系统旋转备用共享,同时实现了紧急支撑功率由双回线路依据其备用容量比进行承担,电压信号可灵活切换,提高了通信故障等紧急工况下系统可靠性。

基于云模型的激励型区域柔性负荷响应不确定性研究

区域柔性负荷可综合体现各类柔性负荷的响应特性,是未来主动参与新能源消纳的重要主体。文章首先以不同类型柔性负荷的响应模型为基础,建立区域柔性负荷的确定性响应模型;其次,分析激励水平对需求响应特性的影响,建立基于云模型理论的区域柔性负荷响应不确定性模型;进一步,在响应云的置信区间内,确立调度模型中系统的可信性功率平衡机会约束;然后,针对区域柔性负荷参与的主动配电网调度问题,建立以系统运行成本最低为目标的优化调度模型,并利用粒子群算法求解此模型;最后通过仿真分析,得出不同激励水平、不同柔性负荷占有量下区域柔性负荷的响应特性,从而为系统利用区域柔性负荷消纳新能源提供理论参考。

利用纳米荧光素酶快速预测G蛋白偶联受体结构

本文以β2-肾上腺素能受体(beta-2 adrenergic receptor,β2-AR)、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、血管紧张素Ⅱ-1型受体(angiotensin II type 1 receptor,AT1R)为例,建立可快速预测G蛋白偶联受体(G proteincoupled receptors,GPCRs)N端、C端、胞内环、胞外环、跨膜(transmembrane,TM)区氨基酸起始位置的方法,并通过此方法预测Mas相关基因G蛋白偶联受体X3(Mas-related G protein-coupled receptors X3,MRGPRX3)的结构。具体操作为利用不依赖序列和连接的克隆方法(sequence and ligation-independent cloning,Slic)将纳米荧光素酶(nanoluciferase,NLuc)插入GPCRs的不同位点,在同一受体表达水平相同的条件下,检测NLuc插入GPCRs不同位点对于发光值的影响。结果显示,当NLuc插入GPCRs不同位点时,检测到的NLuc发光值不同。当NLuc插入N端、C端、胞内环、胞外环等柔性区域时,发光值在100万以上;插入TM区域(刚性区域)时,发光值在10万以下,甚至在1万以下;插在柔性区域与刚性区域的交界处时,发光值在10万~50万之间,一般在10万左右。本研究建立了一种可快速确定GPCRs结构的生化方法,并用此方法成功预测MRGPRX3的结构。此方法能够为配体的虚拟筛选提供有效信息,为结构药理学提供一定的实验依据。