静电排斥表面诱导溶菌酶分子站立

白姝 李浩 张麟

引用本文: 白姝, 李浩, 张麟. 静电排斥表面诱导溶菌酶分子站立[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201301182 shu
Citation:  BAI Shu, LI Hao, ZHANG Lin. Standing Orientation of Lysozymes Induced by Electrostatically Repulsive Surface[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201301182 shu

静电排斥表面诱导溶菌酶分子站立

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21236005, 21006069) (21236005, 21006069)

    天津大学自主创新基金资助项目 

摘要:

抑制蛋白质聚集是应用基因重组技术生产药用蛋白质过程中的关键. 实验研究发现与蛋白质带同种电荷的离子交换介质能够通过静电排斥作用有效抑制蛋白质折叠中间体的聚集. 但其微观细节尚不明晰, 且利用现有实验技术很难直接阐释. 分子动力学模拟是研究微观过程的有力工具. 因此, 本文构建了静电排斥表面模型以模拟同电荷离子交换介质, 采用分子动力学模拟和全原子模型, 研究溶菌酶在静电排斥表面上的空间取向及其变化过程, 并考察表面所带电荷数的影响规律. 结果表明, 溶菌酶受到表面的静电排斥作用而远离. 在此过程中, 溶菌酶逐渐“站立”, 形成其偶极和表面相站立垂直的空间取向. 而当蛋白质远离表面时, 由于静电排斥作用衰减, 形成“站立”取向的趋势减弱. 同时, 研究发现静电排斥表面所带电荷数增加有利于蛋白质形成“站立”取向. 本文的模拟结果从微观揭示蛋白质在静电排斥表面上的空间取向及其影响因素, 将有助于推动蛋白质在荷电表面折叠和分子相互作用研究.

English

    1. [1]

      (1) Durocher, Y.; Butler, M. Curr. Opin. Biotech. 2009, 20, 700. doi: 10.1016/j.copbio.2009.10.008

      (1) Durocher, Y.; Butler, M. Curr. Opin. Biotech. 2009, 20, 700. doi: 10.1016/j.copbio.2009.10.008

    2. [2]

      (2) Manning, M. C.; Chou, D. K.; Murphy, B. M.; Payne, R.W.;Katayama, D. S. Pharm. Res. 2010, 27, 544. doi: 10.1007/s11095-009-0045-6(2) Manning, M. C.; Chou, D. K.; Murphy, B. M.; Payne, R.W.;Katayama, D. S. Pharm. Res. 2010, 27, 544. doi: 10.1007/s11095-009-0045-6

    3. [3]

      (3) Ferrer-Miralles, N.; Domin -Espin, J.; Corchero, J. L.;Vazquez, E.; Villaverde, A. Microb. Cell. Fact. 2009, 8, 17. doi: 10.1186/1475-2859-8-17(3) Ferrer-Miralles, N.; Domin -Espin, J.; Corchero, J. L.;Vazquez, E.; Villaverde, A. Microb. Cell. Fact. 2009, 8, 17. doi: 10.1186/1475-2859-8-17

    4. [4]

      (4) Fink, A. L. Fold. Des. 1998, 3, R9.(4) Fink, A. L. Fold. Des. 1998, 3, R9.

    5. [5]

      (5) Middelberg, A. R. Trends Biotechnol. 2002, 20, 437. doi: 10.1016/S0167-7799(02)02047-4(5) Middelberg, A. R. Trends Biotechnol. 2002, 20, 437. doi: 10.1016/S0167-7799(02)02047-4

    6. [6]

      (6) Baldwin, R. L. J. Mol. Biol. 2007, 371, 283. doi: 10.1016/j.jmb.2007.05.078(6) Baldwin, R. L. J. Mol. Biol. 2007, 371, 283. doi: 10.1016/j.jmb.2007.05.078

    7. [7]

      (7) Chen, Y.W.; Ding, F.; Nie, H. F.; Serohijos, A.W.; Sharma, S.;Wilcox, K. C.; Yin, S. Y.; Dokholyan, N. V. Arch. Biochem.Biophys. 2008, 469, 4. doi: 10.1016/j.abb.2007.05.014(7) Chen, Y.W.; Ding, F.; Nie, H. F.; Serohijos, A.W.; Sharma, S.;Wilcox, K. C.; Yin, S. Y.; Dokholyan, N. V. Arch. Biochem.Biophys. 2008, 469, 4. doi: 10.1016/j.abb.2007.05.014

    8. [8]

      (8) Lu, D.; Liu, Z. Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. C 2010, 106, 259.doi: 10.1039/b903487k(8) Lu, D.; Liu, Z. Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. C 2010, 106, 259.doi: 10.1039/b903487k

    9. [9]

      (9) Wang, G.; Dong, X.; Sun, Y. Biotechnol. Bioeng. 2011, 108,1068. doi: 10.1002/bit.23038(9) Wang, G.; Dong, X.; Sun, Y. Biotechnol. Bioeng. 2011, 108,1068. doi: 10.1002/bit.23038

    10. [10]

      (10) Karplus, M. Biopolymers 2003, 68, 350.(10) Karplus, M. Biopolymers 2003, 68, 350.

    11. [11]

      (11) Karplus, M.; McCammon, J. A. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 646.doi: 10.1038/nsb0902-646(11) Karplus, M.; McCammon, J. A. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 646.doi: 10.1038/nsb0902-646

    12. [12]

      (12) Bai, H. J.; Lai, L. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1988.[白红军, 来鲁华. 物理化学学报, 2010, 26, 1988.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100725(12) Bai, H. J.; Lai, L. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1988.[白红军, 来鲁华. 物理化学学报, 2010, 26, 1988.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100725

    13. [13]

      (13) Zhang, X. R.;Wang,W. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2002, 18,680. [张现仁, 汪文川. 物理化学学报, 2002, 18, 680.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20020803(13) Zhang, X. R.;Wang,W. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2002, 18,680. [张现仁, 汪文川. 物理化学学报, 2002, 18, 680.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20020803

    14. [14]

      (14) Xiang, Z. H.;Wang,W. C.; Cao, D. P. Scientia Sinica Chimica2012, 42, 235. [向中华, 汪文川, 曹达鹏. 中国科学: 化学,2012, 42, 235.] doi: 10.1360/032011-297(14) Xiang, Z. H.;Wang,W. C.; Cao, D. P. Scientia Sinica Chimica2012, 42, 235. [向中华, 汪文川, 曹达鹏. 中国科学: 化学,2012, 42, 235.] doi: 10.1360/032011-297

    15. [15]

      (15) Kubiak-Ossowska, K.; Mulheran, P. A. Langmuir 2010, 26,15954. doi: 10.1021/la102960m(15) Kubiak-Ossowska, K.; Mulheran, P. A. Langmuir 2010, 26,15954. doi: 10.1021/la102960m

    16. [16]

      (16) Ravichandran, S.; Madura, J. D.; Talbot, J. J. Phys. Chem. B2001, 105, 3610. doi: 10.1021/jp010223r(16) Ravichandran, S.; Madura, J. D.; Talbot, J. J. Phys. Chem. B2001, 105, 3610. doi: 10.1021/jp010223r

    17. [17]

      (17) Carlsson, F.; Hyltner, E.; Arnebrant, T.; Malmsten, M.; Linse, P.J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9871. doi: 10.1021/jp0495186(17) Carlsson, F.; Hyltner, E.; Arnebrant, T.; Malmsten, M.; Linse, P.J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9871. doi: 10.1021/jp0495186

    18. [18]

      (18) Slater, G.W.; Holm, C.; Chubynsky, M. V.; de Haan, H. H.;Dube, A.; Grass, K.; Hickey, O. A.; Kingsburry, C.; Sean, D.;Shendruk, T. N.; Nhan, L. X. Electrophoresis 2009, 30, 792.doi: 10.1002/elps.v30:5(18) Slater, G.W.; Holm, C.; Chubynsky, M. V.; de Haan, H. H.;Dube, A.; Grass, K.; Hickey, O. A.; Kingsburry, C.; Sean, D.;Shendruk, T. N.; Nhan, L. X. Electrophoresis 2009, 30, 792.doi: 10.1002/elps.v30:5

    19. [19]

      (19) Chandrasekhar, I.; Kastenholz, M.; Lins, R. D.; Oostenbrink, C.;Schuler, L. D.; Tieleman, D. P.; van Gunsteren,W. F. Eur.Biophys. J. Biophy. 2003, 32, 67.(19) Chandrasekhar, I.; Kastenholz, M.; Lins, R. D.; Oostenbrink, C.;Schuler, L. D.; Tieleman, D. P.; van Gunsteren,W. F. Eur.Biophys. J. Biophy. 2003, 32, 67.

    20. [20]

      (20) Zhang, L.; Zhao, G. F.; Sun, Y. J. Phys. Chem. B 2009, 113,6873. doi: 10.1021/jp809754k(20) Zhang, L.; Zhao, G. F.; Sun, Y. J. Phys. Chem. B 2009, 113,6873. doi: 10.1021/jp809754k

    21. [21]

      (21) Zhang, L.; Zhao, G. F.; Sun, Y. J. Phys. Chem. B 2010, 114,2203. doi: 10.1021/jp903852c(21) Zhang, L.; Zhao, G. F.; Sun, Y. J. Phys. Chem. B 2010, 114,2203. doi: 10.1021/jp903852c

    22. [22]

      (22) Kang, K.; Lu, D. N.; Liu, Z. Chin. J. Chem. Eng. 2012, 20, 284.(22) Kang, K.; Lu, D. N.; Liu, Z. Chin. J. Chem. Eng. 2012, 20, 284.

    23. [23]

      (23) Shen, L. M.; Lin, D. Q.; Mei, L. H.; Yao, S. J. Chinese Journalof Bioprocess Engineering 2006, 4, 29. [沈立民, 林东强,梅乐和, 姚善泾. 生物加工过程, 2006, 4, 29.](23) Shen, L. M.; Lin, D. Q.; Mei, L. H.; Yao, S. J. Chinese Journalof Bioprocess Engineering 2006, 4, 29. [沈立民, 林东强,梅乐和, 姚善泾. 生物加工过程, 2006, 4, 29.]

    24. [24]

      (24) Diamond, R. J. Mol. Biol. 1974, 82, 371. doi: 10.1016/0022-2836(74)90598-1(24) Diamond, R. J. Mol. Biol. 1974, 82, 371. doi: 10.1016/0022-2836(74)90598-1

    25. [25]

      (25) Schuttelkopf, A.W.; van Aaltern, D. M. F. Acta Crystallogr. D2004, 60, 1355. doi: 10.1107/S0907444904011679(25) Schuttelkopf, A.W.; van Aaltern, D. M. F. Acta Crystallogr. D2004, 60, 1355. doi: 10.1107/S0907444904011679

    26. [26]

      (26) Berendsen, H. J.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys.Commun. 1995, 91, 43. doi: 10.1016/0010-4655(95)00042-E(26) Berendsen, H. J.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys.Commun. 1995, 91, 43. doi: 10.1016/0010-4655(95)00042-E

    27. [27]

      (27) Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7,306.(27) Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7,306.

    28. [28]

      (28) Mackerell, A. D. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1584.(28) Mackerell, A. D. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1584.

    29. [29]

      (29) Bussi, G.; Donadio, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2007,126, 014101. doi: 10.1063/1.2408420(29) Bussi, G.; Donadio, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2007,126, 014101. doi: 10.1063/1.2408420

    30. [30]

      (30) Sayle, R.; Milnerwhite, E. Trends Biochem. Sci. 1995, 20, 374.doi: 10.1016/S0968-0004(00)89080-5(30) Sayle, R.; Milnerwhite, E. Trends Biochem. Sci. 1995, 20, 374.doi: 10.1016/S0968-0004(00)89080-5

    31. [31]

      (31) Kabsch,W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22, 2577.(31) Kabsch,W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22, 2577.

    32. [32]

      (32) Li,W. F.; Zhang, J.;Wang, J.;Wang,W. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 892. doi: 10.1021/ja075302g

      (32) Li,W. F.; Zhang, J.;Wang, J.;Wang,W. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 892. doi: 10.1021/ja075302g

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  504
  • 文章访问数:  934
  • HTML全文浏览量:  6
文章相关
  • 发布日期:  2013-03-25
  • 收稿日期:  2012-10-22
  • 网络出版日期:  2013-01-18
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章