植物激素脫落酸受體PYL2立體選擇性的理論研究.pdf

1、脫落酸是植物生理活動(dòng)中所需的五大植物激素之一。它在植物對(duì)外界脅迫因素的響應(yīng)過(guò)程中起到了重要的作用。PYL2是脫落酸在植物體內(nèi)眾多受體蛋白中迄今為止唯一得到了高分辨率晶體結(jié)構(gòu)的受體。本研究基于PYL2及其與脫落酸的晶體結(jié)構(gòu)，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，分子對(duì)接和一些經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)方法來(lái)探索PYL2與脫落酸的相互作用，重點(diǎn)研究PYL2對(duì)脫落酸手性識(shí)別的機(jī)理。
　　 本研究結(jié)合計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備優(yōu)化編譯了分子動(dòng)力學(xué)程序NAMD，并使用了GPU加速

2、技術(shù)，使得計(jì)算速度提高了近6倍，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模動(dòng)力學(xué)計(jì)算打下了基礎(chǔ)。對(duì)apo-PYL2，SABA-PYL2和RABA-PYL2三個(gè)體系進(jìn)行了常規(guī)的動(dòng)力學(xué)模擬。模擬發(fā)現(xiàn)，PYL2與不同手性脫落酸間的極性相互作用模式基本相同，而非極性相互作用存在明顯的差異。進(jìn)一步分析表明，非極性相互作用的差異導(dǎo)致活性口袋處關(guān)鍵殘基的柔性發(fā)生變化，進(jìn)而影響“門(mén)”和“栓”區(qū)域構(gòu)象的剛性。當(dāng)非生物活性的RABA進(jìn)入活性口袋后，空間位阻破壞了“門(mén)”“栓”的密封性，產(chǎn)

3、生了“漏水效應(yīng)”，從而影響了RABA-PLY2的穩(wěn)定性，這可能是RABA不具有生物活性的一個(gè)原因。為進(jìn)一步研究手性對(duì)脫落酸結(jié)合動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響，我們使用牽引動(dòng)力學(xué)的方法將SABA和RABA從PYL2中拉出。考察解離過(guò)程發(fā)現(xiàn)SABA-PYL2的解離過(guò)程具有鮮明的結(jié)構(gòu)性，而RABA-PYL2在解離時(shí)幾乎沒(méi)有表現(xiàn)出階段性，RABA以將近漂移的形式離開(kāi)了PYL2，表明了PYL2內(nèi)部作用模式與SABA的匹配性。在SMD中抽取了一些“準(zhǔn)解離”構(gòu)型模擬

4、了SABA和RABA與PYL2的結(jié)合過(guò)程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SABA的結(jié)合要比RABA容易的多，因?yàn)樵谶M(jìn)入口袋的入口前，SABA可以與“門(mén)”形成較強(qiáng)的疏水相互作用，借助“疏水驅(qū)動(dòng)”的方法進(jìn)入口袋入口后，又會(huì)有一系列極性殘基誘導(dǎo)著SABA進(jìn)入最深處完成結(jié)合。而RABA由于其相反的手性，使得這些作用力都無(wú)法協(xié)同和高效的發(fā)揮作用，導(dǎo)致進(jìn)入困難，即使進(jìn)入口袋也很難結(jié)構(gòu)弛豫到能量穩(wěn)定的構(gòu)象。以PYL2作為模型，通過(guò)分子對(duì)接的方法來(lái)預(yù)測(cè)SABA和RABA的