典型蛋白質(zhì)折疊中的陽(yáng)離子-π相互作用.pdf

1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究是蛋白質(zhì)折疊研究的重要內(nèi)容。維持蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)的作用力主要是一些非共價(jià)鍵或次級(jí)鍵，包括氫鍵、范德華力、疏水作用和鹽鍵（離子鍵）。這些非共價(jià)鍵也是維持核酸構(gòu)象、生物膜結(jié)構(gòu)的作用力?，F(xiàn)在廣泛接受的是，其它弱靜電相互作用，稱為“非經(jīng)典相互作用”[noncanonicalinteractions（NCI）]，如C-H…O、C-H…π、N-H…π、π…π和陽(yáng)離子-π等相互作用對(duì)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性也有很大的影響。
　　

2、 本文的研究工作主要集中在陽(yáng)離子-π相互作用。陽(yáng)離子-π相互作用是一種廣泛存在于蛋白質(zhì)中的作用力，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的芳香族氨基酸（Phe、Tyr、Trp）與帶正電荷的氨基酸（Lys、Arg）之間形成的相互作用。我們的研究對(duì)象主要是α/β類蛋白中的單繞和雙繞兩種典型蛋白質(zhì)折疊型。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.對(duì)陽(yáng)離子-π相互作用在單繞和雙繞中的分布密度和能量特征進(jìn)行了分析
　　 單繞和雙繞是兩種典型的蛋白折疊

3、型，二者都是由α螺旋和β片層所構(gòu)成，只是空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在明顯的差異。研究表明，單繞結(jié)構(gòu)中陽(yáng)離子-π相互作用的分布密度是雙繞結(jié)構(gòu)的2.6倍，陽(yáng)離子-π相互作用能量分解為靜電能和范德華力能揭示出靜電能與范德華力能之比接近1.8:1，靜電在陽(yáng)離子-π相互作用中起主要作用。
　　 2.單繞和雙繞樣本中氨基酸殘基的數(shù)量和陽(yáng)離子-π數(shù)量的關(guān)系
　　 單繞和雙繞中氨基酸殘基的數(shù)量與陽(yáng)離子-π相互作用的數(shù)量進(jìn)行了比較分析，以便考察陽(yáng)離子

4、-π相互作用的數(shù)量是否與氨基酸殘基的數(shù)量線性相關(guān)。在單繞樣本中氨基酸殘基數(shù)量和樣本中陽(yáng)離子-π的數(shù)量有較明顯的相關(guān)性，在雙繞樣本中卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類似的相關(guān)性。
　　 3.單繞和雙繞中5種氨基酸參與陽(yáng)離子-π相互作用的參與率
　　 不同種類的氨基酸在蛋白質(zhì)中的含量本身就是不同的，有些存在明顯的差異，構(gòu)成陽(yáng)離子-π相互作用的5種氨基酸也不例外。更重要的研究方面是5種氨基酸參與陽(yáng)離子-π相互作用的參與率，參與率反映了陽(yáng)離子-π相互

5、作用對(duì)特定氨基酸的使用偏好，我們?cè)趩卫@和雙繞中進(jìn)行了比較分析。在單繞和雙繞中，Trp的參與率都是最高的，分別達(dá)到24.25％和24％，平均大約每4個(gè)Trp中就有1個(gè)參與了陽(yáng)離子-π相互作用的形成。Trp在單繞和雙繞中的參與率之比為1.01接近1，說(shuō)明Trp在單繞和雙繞中形成陽(yáng)離子-π相互作用的能力相當(dāng)，不存在結(jié)構(gòu)上的使用偏好性。單繞和雙繞中Lys、Arg的組分之比分別為0.95和1.07，而Lys、Arg的參與率之比卻分別達(dá)到2.61和

6、2.18，說(shuō)明提供陽(yáng)離子的Lys、Arg在單繞中比在雙繞中更容易參與陽(yáng)離子-π相互作用。另外，Tyr在單繞中的參與率是雙繞中的2.32倍，非常顯著。
　　 4.單繞和雙繞中6種陽(yáng)離子-π的分布
　　 構(gòu)成陽(yáng)離子-π相互作用的2種帶正電荷的氨基酸和3種芳香族氨基酸，根據(jù)數(shù)學(xué)中的組合公式可以得到6種陽(yáng)離子-π相互作用的組合方式，即：Arg-Phe、Arg-Tyr、Arg-Trp、Lys-Phe、Lys-Tyr和Lys-Trp

7、。本文分別統(tǒng)計(jì)了這6種組合方式在單繞和雙繞中出現(xiàn)的百分比的情況，結(jié)果顯示：Arg-Tyr組合偏好在單繞中出現(xiàn)，Arg-Phe組合偏好在雙繞中出現(xiàn)。在單繞和雙繞中Arg比Lys更多的參與了陽(yáng)離子-π相互作用的形成
　　 5.6種陽(yáng)離子-π相互作用在單繞和雙繞中的能量
　　 不同的陽(yáng)離子-π相互作用組合的能量是不同的，即使同一種陽(yáng)離子-π相互作用，由于陽(yáng)離子和π距離的不同其能量也存在差異。在單繞中除Lys-Phe、Arg-T