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谷氨酰胺结合蛋白的分子动力学模拟和自由能计算
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q51[生物学—生物化学]
  • 作者机构:[1]北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京100022, [2]乐山师范学院化学与生命科学系,乐山614004
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.10574009,30400087)、教育部博士点基金(No.20040005013)及北京市自然科学基金(N0.5042003)资助项目.
中文摘要:

谷氨酰胺结合蛋白(Glutamine-binding protein,GlnBp)是大肠杆菌透性酶系统中一个细胞外液底物专一性结合蛋白,对于细胞外液中谷氨酰胺(Gln)的运输和传递至关重要.本文运用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟采样,考察了GlnBp关键残基与底物Gln之间的相互作用和GlnBp两条铰链的功能差别;并采用MM-PBSA方法计算了GlnBp与底物Gln的结合自由能.结果表明:Ph13,Phe50,Thr118和Ile69与底物Gln的范德华相互作用和Arg75,Thr70,Asp157.Gly68,Lys115,Ala67,His156与底物Gln的静电相互作用是结合Gln的主要推动力;复合物的铰链区85-89柔性大,对构象开合提供了结构基础;而铰链区181~185柔性小,其作用更多是在功能上把底物Gln限制在口袋中;自由能预测值与实验值吻合.本研究很好地解释了GlnBp结构与功能的关系,为进~步了解GlnBp的开合及转运Gln的机制提供了重要的结构信息.

英文摘要:

Glutamine-binding protein (GlnBp) is one of the ligand-specific periplasmic binding proteins in the Escherichia coli permease systems, predicted to play an important role in transferring Gln from the periplasmic space to the cytoplasmic space. In this paper, the interaction of the key residues in GlnBp with the ligand Gln and the functional difference between the two hinges in GlnBp were evaluated through molecular dynamics simulation sampling, and the binding free energy of GlnBp with Gln was calculated by the MM-PBSA method. The results show that the main impetus to bind Gin lies in the van der Waals'(VDW) interactions between Gin and Phe13, Phe50, Thr118, Ile69, as well as the electrostatic interactions between Arg75, Thr70, Asp157, Gly68, Lys115, Ala67, His156 and ligand Gin. The hinge region 85-89 whose fluctuation is larger than the hinge region 181 - 185 has a more flexibility which can provide a structural basis to bind ligand Gin, while the main function of the hinge region 181-185 was proposed to restrict ligand Gin in the pocket of GlnBp. It is found that the result predicted with the MM-PBSA method agrees well with experimental data. The relationship between the structure and function of GlnBp is well illustrated, which provides us with some important structural information on the open-close mechanism of GlnBp and the transportation of Gin.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,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:28694