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漆酶与酚类模式底物的结合及反应活性的理论研究
  • ISSN号:0251-0790
  • 期刊名称:高等学校化学学报
  • 时间:2014
  • 页码:776-783
  • 期号:04
  • 便笺:22-1131/O6
  • 分类:O641.3[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者地址:上海交通大学微生物代谢国家重点实验室及生命科学技术学院;上海中学;
  • 作者机构:[1]上海交通大学微生物代谢国家重点实验室及生命科学技术学院,上海200240, [2]上海中学
  • 相关基金:国家“八六三”计划(批准号:2012AA020403)、国家“九七三”计划(批准号:2012CB721005,2013CB966802)、国家自然科学基金(批准号:21377085,21303101,31121064,J1210047)、教育部新世纪优秀人才(批准号:12-0354)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20100073120062)、教育部留学回国人员科研启动基金、上海市浦江人才计划(批准号:10PJ1405200)、“东方学者”人才计划(批准号:0900000171)和“上海交通大学一上海中学科技创新项目”资助.
中文摘要:

通过生物信息学分析、分子动力学模拟及量子化学计算,对21种邻对位取代酚类模式底物与漆酶的结合能力以及反应活性进行了探讨.生物信息学结构比对分析发现漆酶的活性口袋含有 Asp/Glu206, Asn/His208, Asn264, Gly392和His458等保守的氨基酸残基(氨基酸残基编号以Trametes versicolor漆酶为例, PDB:1KYA);采用MM-GBSA方法计算了21种酚类模式底物与T. versicolor漆酶的结合自由能.分子力学计算结果表明,漆酶与底物的结合力主要来自Asp206和Asn264等残基与底物分子形成的分子间氢键,并且Phe265残基和酚类底物的芳香环形成仔-仔相互作用.量子化学计算表明,芳环上取代基的推拉电子效应显著影响协同电子转移的底物去质子化过程,其中推电子能力较强的-NH2,-OH,-OCH3和-CH CHCH3等基团能够明显增强酚羟基反应活性,而吸电子的-CONH2和-Cl则具有相反的效应.

英文摘要:

The binding affinity and reactivity between laccase and phenolic substrates were investigated with bioinformatics analysis, molecular dynamics simulation and quantum chemical calculation. Sequence and structure alignments indicate that the substrate-binding pocket of the laccases include certain conserved amino acid(AA) residues, such as Asp/Glu206, Asn/His208, Asn264, Gly392, His458(using the AA sequence number of PDB:1KYA, a laccase from Trametes versicolor). Accordingly, the binding affinity between the laccase and the modeled 21 phenolic substrates were calculated with the MM-GBSA method. As a result of the molecular modeling, the inter-molecular hydrogen bonding between the hydroxyl group and Asp206/Asn264, and theπ-πinteraction between the phenyl group and Phe265 , are essential for binding phenolic substrates to the laccase. The quantum chemistry calculations indicate that electronic effects of the additional substituent groups on the substrates would affect reductivity significantly, in particular for the collaborative deprotonation. The electron-donating groups, such as-NH2 ,-OH,-OCH3 and-CH CHCH3 , enhance the substrate reactivity, while the electron-withdrawing groups not, e. g. C( O) NH2 and-Cl. Our theoretical studies revealed that the binding affinity and reactivity stem from the different physiochemical nature, casting funda-mental insights to future molecular design of laccase-mediator system.

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期刊信息
  • 《高等学校化学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:吉林大学 南开大学
  • 主编:周其凤
  • 地址:吉林大学南胡校区
  • 邮编:130012
  • 邮箱:cjcu@jlu.edu.cn
  • 电话:0431-88499216
  • 国际标准刊号:ISSN:0251-0790
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1131/O6
  • 邮发代号:12-40
  • 获奖情况:
  • 首届及第二届国家期刊奖,连续两届“百种中国杰出学术期刊”,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50676