蛋白質(zhì)全電子結(jié)構(gòu)計算.pdf

1、利用蛋白質(zhì)的全電子結(jié)構(gòu)計算，我們從電子層次上研究了蛋白質(zhì)的某些重要性質(zhì)。這里，主要括了以下兩方面的工作： 1．利用蛋白質(zhì)的全電子結(jié)構(gòu)計算，結(jié)合并行分子動力學(xué)模擬和蛋白質(zhì)表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的計算(CASTp)，成功地研究了擁有26316 個電子的BamHI 限制性內(nèi)切酶的熱敏感性突變體 P173L 的活性。在這罩，我們對生物學(xué)中一個模糊的概念“活性”進(jìn)行了量化。利用實(shí)驗(yàn)上測定的并被我們計算機(jī)模擬所證實(shí)的四個活性殘基所占有的最高占有軌道與

2、最低空軌道的能級差的變化作為指標(biāo)來量化酶活性的變化。利用這個指標(biāo)，我們不但驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，而且得到了比實(shí)驗(yàn)更為精確的結(jié)果。 2．結(jié)合蛋白質(zhì)全電子結(jié)構(gòu)的計算，兩分子波函數(shù)相互作用的微擾理論，蛋白質(zhì)表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的計算(CASTp)和自由能的計算，研究出一個研究蛋白質(zhì)一配體相互作用的新方法，目的是用來輔助藥物設(shè)計和篩選。在這里選取了FKBP12及其配體FK506作為研究對象。首先，利用蛋白質(zhì)全電子結(jié)構(gòu)計算和CASTp軟件，我們確定并

3、證實(shí)了蛋白質(zhì)FKBP12與配體作用的活性殘基，比實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步，我們還能確定其活性原子；其次利用微擾理論，我們得出蛋白質(zhì)FKBP12和配體FK506之間的相互作用是前者的LUMOs和后者的HOMO之間的作用，并可以確定蛋白質(zhì)和配體的哪些活性原子具有較高的結(jié)合強(qiáng)度、在兩者相互作用中起主導(dǎo)作用；然后，通過自由能的計算，我們可以判斷出蛋白質(zhì)和配體的結(jié)合強(qiáng)度，如果存在多個配體，也可以作為配體選擇的一個指標(biāo)。最后，我們可以用核磁共振NMR實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。