蛋白质-核酸复合物氢键与范德华力作用位点分析

为了深入了解蛋白质-核酸相互作用模式,对复合物结构中氢键/范德华力作用力位点上的氨基酸和核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.结果表明:氢键/范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异均极其显著,与蛋白质-核酸特异作用密切相关的残基侧链与核苷酸碱基间相互作用力位点对氨基酸类型的选择特异性更高;单链RNA分子与蛋白...     

邻苯二甲酸二丁酯与胰蛋白酶的相互作用

在模拟人体生理条件下(pH值为7.4),应用荧光光谱法、紫外光谱法和圆二色谱法(CD)并结合原子力显微镜(AFM)和分子模拟技术,研究了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对胰蛋白酶(Trypsin)的光谱性质、结构及催化活性的影响.结果表明,DBP通过氢键和范德华力与胰蛋白酶形成基态复合物而猝灭胰蛋白酶的内源荧光,DBP在胰蛋白酶上只有1个结合位点.同步荧光、紫外和CD光谱研究发现,DBP与胰蛋白酶的结合诱导了酶的α-螺旋、β-折叠和β-转角含量的减少,而增加了无规卷曲的含量.原子力显微镜图像显示,DBP的存在引起胰蛋白酶的表面形态发生变化,蛋白质发生了聚集.分子模拟结果表明,DBP结合于胰蛋白酶S1疏水空腔附近,与氨基酸His 57,Ser 195和Gly 193形成氢键.酶活测定结果显示,DBP的存在导致胰蛋白酶活性被抑制.     

多肽链二级结构的氢键定义及氨基酸残基间的氢键分布

蛋白质的生物功能往往决定于它的三维结构，而二级结构是蛋白质的氨基酸顺序和三维构象之间的桥梁，决定了蛋白质折迭的框架，氢键是稳定二级结构的主要作用力。通过Kab—sch—Sander的二级结构的氢键定义，由氢键识别模式对二级结构及其氨基酸残基问的氢键作了统计分析，发现二级结构中的氨基酸残基的丰度与其提供氢键的能力没有统计关联，但氨基酸残基(除ser外)的CO基团形成氢键的能力越强，其NH基团形成氢键的能力越弱，反之亦然I同时给出了各种残基对在*螺旋中形成氢键能力的比较。     

HIV-1 Tat与P-TEFb复合物的分子动力学模拟及结合自由能计算

P-TEFb结构中与Tat蛋白的结合位点是新型抗HIV-1药物设计和虚拟筛选的重要靶标.对含有两个锌指结构的Tat.P-TEFb复合物体系进行了14ns的分子动力学模拟,应用MM-PBSA/GBSA方法计算体系的结合自由能,以及通过基于氨基酸残基的能量分解来探究体系中蛋白质之间的相互作用.结果表明范德华作用能是复合物形成的主要驱动力,Cys261与ZN88之间的配位作用是结合自由能的最大贡献者.根据Tat.P-TEFb体系的动力学结构信息和残基能量分解结果预测了P-TEFb结构中可能的活性位点.位点Ⅰ和位点Ⅱ应可作为基于受体三维结构的抗HIV-1药物分子设计的起始位点.模拟计算的结果可以为进一步指导药物设计奠定基础.     

对乙酰氨基酚-水复合物中氢键作用的理论研究

为了解对乙酰氨基酚(AP)在水溶液中的构象,在MP2/6-311++G(d,p)水平上研究了AP与水分子通过不同种氢键作用形成的6种AP-H2O复合物.首先分析这些复合物的几何结构、能量和振动频率,然后运用分子中原子的量子理论(QTAIM)、自然键轨道理论(NBO)和定域分子轨道-能量分解分析(LMO-EDA)等理论和方法对AP-H_2O复合物中的氢键相互作用进行定性和定量分析.研究结果表明:(1)AP分子中的—CH基团与羰基氧原子之间形成的C8H8A···O2A分子内氢键在多数AP-H_2O复合物中被保留下来;(2)AW1和AW6中的分子间氢键强于其他氢键;(3)AP的羰基氧原子是最有可能与H_2O分子形成氢键的位点,第2个最有可能与H_2O分子形成氢键的位点是AP的酚羟基,前者中H_2O是质子供体,而后者中H_2O则是质子受体;(4)AP-H_2O的形成过程中,氢键作用与结构畸变都会在一定程度上决定AP-H_2O复合物的相对稳定性,但前者的作用更大.     

荧光光谱法研究香豆素-3-羧酸与牛血清白蛋白的相互作用

利用荧光光谱、紫外吸收光谱法研究了香豆素-3-羧酸与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.结果表明:香豆素-3-羧酸对BSA的荧光猝灭为静态猝灭,香豆素-3-羧酸与BSA 1∶1结合形成复合物,结合常数与结合位点分别为3.21×104L·mo L-1,0.974 6(298 K)和2.00×104L·mo L-1,0.949 5(310 K),两者之间的作用力以氢键和范德华力为主.同步荧光光谱表明,香豆素-3-羧酸与色氨酸残基发生了作用,从而使其所处的微环境发生了改变.     

系列小分子与碱基尿嘧啶间氢键相互作用的理论研究

核酸碱基尿嘧啶分子可以使用3个不同位点与其他分子形成多种类型的分子间氢键.笔者使用密度泛函理论B3LYP/6-31＋G（d,p）方法优化得到了系列小分子与尿嘧啶分子形成的31个氢键复合物的稳定结构,进而使用MP2/aug-cc-pVTZ方法计算了这些氢键复合物的结合能.研究结果表明,尿嘧啶分子更倾向作为氢键给体与小分子形成氢键.尿嘧啶分子最易使用1号位点与小分子形成氢键复合物,最不易使用2号位点形成氢键复合物.甲基取代小分子氢键受体上的氢原子会使氢键强度变强.为了深入理解这些氢键复合物体系中氢键作用的本质,还使用B3LYP/6-31G（d,p）方法进行了自然键轨道（NBO）分析计算.自然键轨道（NBO）分析表明,大部分氢键复合物满足二阶相互作用稳定化能之和越大,结合能绝对值越大,结合得越稳定的原则,说明共价作用在这些氢键作用中起重要作用.     

食品抗氧化剂叔丁基对苯二酚与溶菌酶结合特性的荧光光谱学研究

叔丁基对苯二酚是一种被广泛应用的脂溶性酚类食品抗氧化剂,为揭示食品抗氧化剂叔丁基对苯二酚与溶菌酶的相互作用机理,利用荧光猝灭、同步荧光、三维荧光与荧光寿命的测定,从结合机理、亲和能力及结构改变等方面分析了叔丁基对苯二酚与溶菌酶的结合特性.结果表明:叔丁基对苯二酚能与溶菌酶形成不发光的基态复合物,常温下的结合常数约为3×104L/mol;该结合过程属自发行为,且氢键和范德华力在此过程中起主导作用;叔丁基对苯二酚的嵌插促使复合物的形成,并改变了溶菌酶的原有氨基酸残基微环境,但蛋白整体构象保持完整.     

碱基对AT/GC与组氨酸/天冬酰胺侧链间氢键作用的优势位点

采用B3LYP/6-31+G(d,p)方法优化得到18个由组氨酸(His)/天冬酰胺(Asp)侧链分别与2种Watson-Crick碱基对(AT/GC)形成稳定构型.对18个稳定构型使用M06-2X-D3/aug-cc-pVDZ方法计算得到氢键复合物的结合能.在此基础上,采用同样的量子化学计算方法加上极化连续介质(PCM)模型计算得到氢键复合物在水相中的结合能.结果表明,碱基对AT与组氨酸侧链/天冬酰胺侧链氢键作用的较稳定作用位点是site 1与site 3;碱基对GC的较稳定作用位点是site 1与site 4.分子中原子(AIM)与自然键轨道(NBO)分析计算所得的结果与结合能强弱顺序一致.     

齐墩果酸衍生物与查耳酮的缀合物和α-葡萄糖苷酶的相互作用研究

采用荧光光谱法和分子对接法,研究了两种齐墩果酸衍生物与查耳酮的缀合物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及机理.首先,采用荧光光谱法研究了缀合物和α-葡萄糖苷酶的结合反应,并测定了结合常数及相关的热力学参数;然后使用sybyl 8.0软件研究了缀合物与α-葡萄糖苷酶的分子对接.结果表明:缀合物和α-葡萄糖苷酶的相互作用导致α-葡萄糖苷酶发生内源荧光淬灭,属于静态淬灭机制.缀合物1与α-葡萄糖苷酶在20℃和37℃下结合常数分别为42.91和75.42,结合位点均为0.53;缀合物2与α-葡萄糖苷酶在20℃和37℃下结合常数分别为59.88和92.87,结合位点分别为0.5和0.63.缀合物与α-葡萄糖苷酶的结合中氢键和范德华力起重要作用,缀合物能与α-葡萄糖苷酶活性位点结合,作用力主要依靠缀合物酯羰基上的氧原子与酶结构中氨基酸上的氢所形成氢键.     

环状酪氨酸二肽自组装行为的分子动力学模拟

基于GROMOS（Groningen Molecular Simulation）力场,利用分子动力学（molecular dynamics, MD）研究环状酪氨酸二肽在水溶液中的自组装行为,探究二肽温度对自组装结构的影响。结果表明,温度不同时,环状酪氨酸二肽可以形成两种结构,在273 K和403 K时会形成纳米球,在298~343 K时会形成稳定的纳米柱结构,这可能是由于高温情况下氢键会发生断裂。其中,库仑力、范德华力、氢键协同作用,共同影响环状酪氨酸二肽的组装行为。     

The SRA domain of UHRF1 flips 5-methylcytosine out of the DNA helix

Maintenance methylation of hemimethylated CpG dinucleotides at DNA replication forks is the key to faithful mitotic inheritance of genomic methylation patterns. UHRF1 (ubiquitin-like, containing PHD and RING finger domains 1) is required for maintenance methylation by interacting with DNA nucleotide methyltransferase 1 (DNMT1), the maintenance methyltransferase, and with hemimethylated CpG, the substrate for DNMT1 (refs 1 and 2). Here we present the crystal structure of the SET and RING-associated (SRA) domain of mouse UHRF1 in complex with DNA containing a hemimethylated CpG site. The DNA is contacted in both the major and minor grooves by two loops that penetrate into the middle of the DNA helix. The 5-methylcytosine has flipped completely out of the DNA helix and is positioned in a binding pocket with planar stacking contacts, Watson-Crick polar hydrogen bonds and van der Waals interactions specific for 5-methylcytosine. Hence, UHRF1 contains a previously unknown DNA-binding module and is the first example of a non-enzymatic, sequence-specific DNA-binding protein domain to use the base flipping mechanism to interact with DNA.     

燃料电池电动汽车氢消耗量的计算

针对“清能3号”燃料电池电动汽车在一次国际性比赛上所给出的燃料经济性指标结果,比较了用van derW aa ls方程和氢气压缩系数计算氢气质量的两种方法。通过计算得出了合理的燃料经济性指标,指出赛会组织者应用van derW aa ls方程计算燃料经济性指标有误,同时建议使用压缩系数法。给出了由气体压强p、体积V和温度T计算气体质量m的解析解,列出了在压强、体积采用不同单位时,对应的普适气体常数R和改正项a、b的数值,为求解van derW aa ls方程提供了方便。     

Structural basis of procaspase-9 recruitment by the apoptotic protease-activating factor 1.

Caspase-9-mediated apoptosis (programmed cell death) plays a central role in the development and homeostasis of all multicellular organisms. Mature caspase-9 is derived from its procaspase precursor as a result of recruitment by the activating factor Apaf-1. The crystal structures of the caspase-recruitment domain of Apaf-1 by itself and in complex with the prodomain of procaspase-9 have been determined at 1.6 and 2.5 A resolution, respectively. These structures and other evidence reveal that each molecule of Apaf-1 interacts with a molecule of procaspase-9 through two highly charged and complementary surfaces formed by non-conserved residues; these surfaces determine recognition specificity through networks of intermolecular hydrogen bonds and van der Waals interactions. Mutation of the important interface residues in procaspase-9 or Apaf-1 prevents or reduces activation of procaspase-9 in a cell-free system. Wild-type, but not mutant, prodomains of caspase-9 completely inhibit catalytic processing of procaspase-9. Furthermore, analysis of homologues from Caenorhabditis elegans indicates that recruitment of CED-3 by CED-4 is probably mediated by the same set of conserved structural motifs, with a corresponding change in the specificity-determining residues.     

苦杏仁苷与人血清白蛋白相互作用的荧光光谱研究

应用荧光光谱法,研究了苦杏仁苷与人血清白蛋白(HSA)在pH=7.40的Tris-HCl缓冲溶液中相互作用的情况.研究表明,苦杏仁苷通过静态机理猝灭了HSA的内源荧光.并计算得到苦杏仁苷与HSA的结合常数和结合位点数.通过热力学数据,推断出苦杏仁苷与人血清白蛋白之间主要靠氢键和范德华力结合.同时采用同步荧光技术考察了苦杏仁苷对HSA构象的影响.     

塔里木盆地煤层坍塌机理研究

利用化学分析和力学研究 ,探讨了塔里木盆地依奇克里克区块侏罗系和三叠系煤层的坍塌机理。这两种煤样的煤化程度较低 ,密度、强度低。煤样比表面积大 ,并含有较多亲水基团 ,相对吸水量和比吸水量都很高。由于水削弱了煤中大分子之间的氢键和范德华力 ,因而煤岩膨胀 ,致使煤岩抗压强度和抗拉强度降低 ,这是煤层坍塌的重要因素。此外 ,煤本身为有机质 ,有较强的亲油性 ,煤岩吸油后造成大分子间交联键和有机小分子的溶解 ,破坏了煤的骨架结构 ,使其强度下降     

氨基甲酸酯型石胆酸裂口分子的手性识别性能研究

用差紫外光谱滴定法考察了新型裂口分子1-3对D／L-氨基酸甲酯的手性识别性能,测定了主客体间的结合常数（kα）和自由能变化（△G°）．结果表明,裂口分子主体对所考察的客体分子显示良好的手性识别作用,其对D-氨基酸甲酯的识别优于对L-氨基酸甲酯的识别,识别作用的主要推动力为氢键,范德华力等的协同作用．讨论了主体与客体间形状、大小匹配和几何互补等因素,对形成超分子配合物的影响,并利用计算机分子模拟作为辅助手段对实验结果与现象进行了解释．     

煤吸附水特性的研究

主要分析了煤吸附水的机理及其对吸附瓦斯的影响。分析表明,煤对水分子的吸附从本质上是由于水分子与煤表面分子相互吸引的结果,它们之间的作用力主要包括van der Waals力和氢键。van der Waals力来源于原子和分子间的色散力、取向力(静电力)、诱导力和交换力4种作用。由于水分子与煤表面分子的作用力比较强,煤中水分的存在降低了煤的甲烷吸附量。     

The accessible surface area and stability of oligomeric proteins

Protein structures are stabilized by hydrophobic and van der Waals forces, and by hydrogen bonds. The relation between these thermodynamic quantities and the actual three-dimensional structure of proteins can not be calculated precisely. However, certain empirical relations have been discovered. Hydrophobic energy is gained by the reduction of surface in contact with water. For monomeric proteins, the area of the surface accessible to solvent, and of that buried in the interior, is a simple function of molecular weight. Proteins with different shapes and secondary structures, but of the same molecular weight, have the same accessible surface area. It has been argued that there is no similar relationship for large oligomeric proteins. In this paper we show that the surface areas of oligomeric proteins, and the areas of the surface buried within them, are directly related to relative molecular mass. Although oligomers of the same molecular weight bury the same amounts of surface, the proportions buried within and between subunits vary. This has important implications for the role of subunit interfaces in the stability and activity of oligomeric proteins.