分子动力学模拟研究多肽Trp-cage的折叠机制

蛋白质折叠是当前生物和化学领域研究的热点问题,是未来几十年物理、化学以及生物领域亟待解决的难题之一。简述了蛋白质折叠所面临的问题,以及传统分子力场缺陷及其改进方法,并以Trp-cage蛋白质为例介绍了国内外最近的研究进展。

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）．

EK多肽折叠以及离子浓度和pH值依赖性的计算研究(英文)

我们分别运用了传统AMBER03力场以及极化力场研究了EK多肽在不同离子浓度和pH值条件下的折叠.其中极化力场源于我们近期发展的可调的氢键专一性电荷方案.这两种力场的差别仅仅在于原子电荷的不同.溶剂化效应用推广的波恩模型描述.结果表明,当使用AMBER03电荷时,尽管多肽倾向于形成螺旋结构,但是对离子浓度和pH值的依赖关系定性上是错误的.而当使用可调的氢键专一性电荷方案时,EK多肽在10ns内就达到了折叠态.在高离子浓度或者极端pH条件下,计算得到的螺旋结构的概率降低.对于原子电荷以及主链氢键相互作用的分析表明极化效应增加了螺旋结构的稳定性.该研究结果再一次证明了静电极化效应对提高传统力场的精度以及对蛋白质折叠的研究都是非常必要的.进一步的分析说明,间隔4个残基的盐桥作用虽然对稳定蛋白质结构起到了一定的效果,但并不是关键作用,这和实验是吻合的.