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)表面拓撲結(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”進行了量化。利用實驗上測定的并被我們計算機模擬所證實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)，我們不但驗證了實驗的結(jié)論，而且得到了比實驗更為精確的結(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)表面拓撲結(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、證實了蛋白質(zhì)FKBP12與配體作用的活性殘基，比實驗進一步，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實驗來驗證。