基于分子對(duì)接的β-葡糖苷酶和纖維二糖相互作用研究.pdf

1、纖維素是自然界中含量最豐富的多糖類物質(zhì)，是一種最具潛力的可再生實(shí)物能源資源。在能源資源日益匱乏的今天，纖維素越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前纖維素的資源化利用率很低，存在巨大的利用空間。纖維素還是城市生活垃圾的重要組成部分，纖維素的生物降解是固體廢物堆肥的重要研究方向。纖維素的生物降解是三種主要的纖維素酶協(xié)同作用的結(jié)果，分為三步:首先，內(nèi)切纖維素酶作用于結(jié)晶纖維素，產(chǎn)生大量的纖維素短鏈;第二步，由外切纖維素酶作用于纖維素短鏈的末端，每次切下一

2、個(gè)纖維二糖;最后由纖維二糖酶，即β-葡糖苷酶將纖維二糖水解為最終產(chǎn)物——葡萄糖。在降解過(guò)程中，中間產(chǎn)物纖維二糖又會(huì)對(duì)內(nèi)切和外切葡萄糖酶產(chǎn)生抑制作用，從而減緩了降解效率，但是這種抑制作用是可逆的，在纖維二糖濃度降低時(shí)，抑制作用會(huì)解除。因此，有效的降解纖維二糖，解除其對(duì)纖維素酶活性的抑制，對(duì)于提高纖維素降解效率具有重要意義。目前對(duì)纖維素生物降解的研究多集中在降解過(guò)程的前兩步，對(duì)纖維二糖的降解研究較少。
　　 分子對(duì)接是計(jì)算機(jī)模擬分子

3、間結(jié)合模式的一種重要方法，最初應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)。目前，已有研究者將其引入環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域，用于研究生物降解中酶和污染物的相互作用，揭示酶的作用機(jī)理。本研究以纖維二糖的降解為主要研究對(duì)象，主要用分子對(duì)接的方法研究若干種β-葡糖苷酶和纖維二糖的相互作用機(jī)制，為提高纖維二糖的降解效率提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文所研究的β-葡糖苷酶包括糖苷水解酶家族1的9種酶和家族3的兩種酶，共11種。本研究將纖維二糖分別對(duì)接到所選的11種β-

4、葡糖苷酶中，得到了酶和纖維二糖的最佳結(jié)合模式，并進(jìn)一步探究了酶和纖維二糖的相互作用模式。對(duì)接結(jié)果表明，糖苷水解酶家族1的9種酶的結(jié)構(gòu)、與纖維二糖的相互作用都有很高的相似性，酶和纖維二糖通過(guò)氫鍵和疏水作用結(jié)合，它們之間存在較強(qiáng)的親和力，親和力的值在-12.3017 kJ/mol和-18.1278kJ/mol之間，其中親和力最強(qiáng)的是有里氏木霉分泌的糖苷水解酶家族1的β-葡糖苷酶。家族3的兩種β-葡糖苷酶的在酶結(jié)構(gòu)和與纖維二糖的相互作用等方面