苯磺酰胺从碳酸酐酶II中脱离过程的分子动力学模拟

孙维琦 张继龙 郑清川 孙志伟 张红星

引用本文: 孙维琦, 张继龙, 郑清川, 孙志伟, 张红星. 苯磺酰胺从碳酸酐酶II中脱离过程的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201301183 shu
Citation:  SUN Wei-Qi, ZHANG Ji-Long, ZHENG Qing-Chuan, SUN Zhi-Wei, ZHANG Hong-Xing. Molecular Dynamics Simulations of the Unbinding of Phenylsulfonamide from Carbonic Anhydrase II[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201301183 shu

苯磺酰胺从碳酸酐酶II中脱离过程的分子动力学模拟

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21273095, 20903045, 21203072) (21273095, 20903045, 21203072)

    高等学校博士点学科专项基金(20070183046)与吉林大学基本科研业务费(201003044)资助项目 (20070183046)与吉林大学基本科研业务费(201003044)

摘要:

综合运用分子动力学模拟和自由能计算方法研究了苯磺酰胺分子从碳酸酐酶II (CA II)的活性位点脱离过程中底物与酶之间的动态相互作用. 脱离过程的平均力势(PMF)显示, 底物脱离时存在一个特殊的结合状态. 其中, 静电相互作用占据了主导地位. 轨迹分析显示, 除了金属离子的配位作用之外, 底物脱离路径上的关键残基Leu198、Thr199和Thr200通过与底物磺胺基的氢键作用阻碍了底物从酶中的脱离. 当前的研究对于深入认识磺胺类药物与CA II的详细结合过程和相关的药物改良与设计具有重要的指导意义.

English

    1. [1]

      (1) Krishnamurthy, V. M.; Kaufman, G. K.; Urbach, A. R.; Gitlin,I.; Gudiksen, K. L.;Weibel, D. B.; Whitesides, G. M. Chem.Rev. 2008, 108, 946. doi: 10.1021/cr050262p

      (1) Krishnamurthy, V. M.; Kaufman, G. K.; Urbach, A. R.; Gitlin,I.; Gudiksen, K. L.;Weibel, D. B.; Whitesides, G. M. Chem.Rev. 2008, 108, 946. doi: 10.1021/cr050262p

    2. [2]

      (2) Sanyal, G.; Maren, T. H. J. Biol. Chem. 1981, 256, 608.(2) Sanyal, G.; Maren, T. H. J. Biol. Chem. 1981, 256, 608.

    3. [3]

      (3) Stabenau, E. K.; Heming, T. Comp. Biochem. Physiol. Part A:Mol. Integr. Physiol. 2003, 136, 271. doi: 10.1016/S1095-6433(03)00177-6(3) Stabenau, E. K.; Heming, T. Comp. Biochem. Physiol. Part A:Mol. Integr. Physiol. 2003, 136, 271. doi: 10.1016/S1095-6433(03)00177-6

    4. [4]

      (4) Shah, G. N.; Ulmasov, B.;Waheed, A.; Becker, T.; Makani, S.;Svichar, N.; Chesler, M.; Sly,W. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.A. 2005, 102, 16771. doi: 10.1073/pnas.0508449102(4) Shah, G. N.; Ulmasov, B.;Waheed, A.; Becker, T.; Makani, S.;Svichar, N.; Chesler, M.; Sly,W. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.A. 2005, 102, 16771. doi: 10.1073/pnas.0508449102

    5. [5]

      (5) Gay, C. V.;Weber, J. A. Crit. Rev. Eukaryotic Gene Expression2000, 10, 213.(5) Gay, C. V.;Weber, J. A. Crit. Rev. Eukaryotic Gene Expression2000, 10, 213.

    6. [6]

      (6) Henry, R. P. Ann. Rev. Physiol. 1996, 58, 523. doi: 10.1146/annurev.ph.58.030196.002515(6) Henry, R. P. Ann. Rev. Physiol. 1996, 58, 523. doi: 10.1146/annurev.ph.58.030196.002515

    7. [7]

      (7) Svastova, E.; Hulikova, A.; Rafajova, M.; Zatovicova, M.;Gibadulinova, A.; Casini, A.; Cecchi, A.; Scozzafava, A.;Supuran, C. T.; Pastorek, J.; Pastorekova, S. FEBS Lett. 2004,577, 439. doi: 10.1016/j.febslet.2004.10.043(7) Svastova, E.; Hulikova, A.; Rafajova, M.; Zatovicova, M.;Gibadulinova, A.; Casini, A.; Cecchi, A.; Scozzafava, A.;Supuran, C. T.; Pastorek, J.; Pastorekova, S. FEBS Lett. 2004,577, 439. doi: 10.1016/j.febslet.2004.10.043

    8. [8]

      (8) Sun, M. K.; Alkon, D. L. Trends Pharm. Sci. 2002, 23, 83. doi: 10.1016/S0165-6147(02)01899-0(8) Sun, M. K.; Alkon, D. L. Trends Pharm. Sci. 2002, 23, 83. doi: 10.1016/S0165-6147(02)01899-0

    9. [9]

      (9) Scoozzafava, A.; Mastrolorenzo, A; Supuran, C. T. Expert Opin.Ther. Pat. 2006, 16, 1627. doi: 10.1517/etp.2006.16.issue-12(9) Scoozzafava, A.; Mastrolorenzo, A; Supuran, C. T. Expert Opin.Ther. Pat. 2006, 16, 1627. doi: 10.1517/etp.2006.16.issue-12

    10. [10]

      (10) Pastorekova, S.; Parkkila, S.; Pastorek, J.; Supuran, C. T.J. Enzyme Inhib. Med. Chem. 2004, 19, 199. doi: 10.1080/14756360410001689540(10) Pastorekova, S.; Parkkila, S.; Pastorek, J.; Supuran, C. T.J. Enzyme Inhib. Med. Chem. 2004, 19, 199. doi: 10.1080/14756360410001689540

    11. [11]

      (11) Khalifah, R. G. J. Biol. Chem. 1971, 246, 2561.(11) Khalifah, R. G. J. Biol. Chem. 1971, 246, 2561.

    12. [12]

      (12) Wistrand, P. J.; Schenholm, M.; Lonnerholm, G. Invest.Ophthalmol. Vision Sci. 1986, 27, 419.(12) Wistrand, P. J.; Schenholm, M.; Lonnerholm, G. Invest.Ophthalmol. Vision Sci. 1986, 27, 419.

    13. [13]

      (13) Alward,W. L. M. N. Engl. J. Med. 1998, 339, 1298. doi: 10.1056/NEJM199810293391808(13) Alward,W. L. M. N. Engl. J. Med. 1998, 339, 1298. doi: 10.1056/NEJM199810293391808

    14. [14]

      (14) Borthwick, K. J.; Kandemir, N.; Topaloglu, R.; Kornak, U.;Bakkaloglu, A.; Yordam, N.; Ozen, S.; Mocan, H.; Shah, G. N.;Sly,W. S.; Karet, F. E. J. Med. Genet. 2003, 40, 115. doi: 10.1136/jmg.40.2.115(14) Borthwick, K. J.; Kandemir, N.; Topaloglu, R.; Kornak, U.;Bakkaloglu, A.; Yordam, N.; Ozen, S.; Mocan, H.; Shah, G. N.;Sly,W. S.; Karet, F. E. J. Med. Genet. 2003, 40, 115. doi: 10.1136/jmg.40.2.115

    15. [15]

      (15) Güzel, Ö.; Innocenti, A.; Scozzafava, A.; Salman, A.; Supuran,C. T. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 3170. doi: 10.1016/j.bmcl.2009.04.123(15) Güzel, Ö.; Innocenti, A.; Scozzafava, A.; Salman, A.; Supuran,C. T. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 3170. doi: 10.1016/j.bmcl.2009.04.123

    16. [16]

      (16) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Li, Z. Q.; Zhang, H. X. PLoS ONE2012, 7, e39546.(16) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Li, Z. Q.; Zhang, H. X. PLoS ONE2012, 7, e39546.

    17. [17]

      (17) Dong, X. Y.; Du,W. J.; Liu, F. F. Acta Phys. -Chim Sin. 2012,28, 2735. [董晓燕, 都文婕, 刘夫锋. 物理化学学报, 2012,28, 2735.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201207162(17) Dong, X. Y.; Du,W. J.; Liu, F. F. Acta Phys. -Chim Sin. 2012,28, 2735. [董晓燕, 都文婕, 刘夫锋. 物理化学学报, 2012,28, 2735.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201207162

    18. [18]

      (18) Zhao, Y. S.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X.; Chu, H. Y.; Sun, C. C.Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 417. [赵勇山, 郑清川, 张红星, 楚慧郢, 孙家钟. 物理化学学报, 2009, 25, 417.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090304(18) Zhao, Y. S.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X.; Chu, H. Y.; Sun, C. C.Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 417. [赵勇山, 郑清川, 张红星, 楚慧郢, 孙家钟. 物理化学学报, 2009, 25, 417.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090304

    19. [19]

      (19) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X. Comput. Biol. Chem.2011, 35, 50. doi: 10.1016/j.compbiolchem.2011.01.001(19) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X. Comput. Biol. Chem.2011, 35, 50. doi: 10.1016/j.compbiolchem.2011.01.001

    20. [20]

      (20) Humphrey,W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graph. 1996, 14,33. doi: 10.1016/0263-7855(96)00018-5(20) Humphrey,W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graph. 1996, 14,33. doi: 10.1016/0263-7855(96)00018-5

    21. [21]

      (21) Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98,10089. doi: 10.1063/1.464397(21) Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98,10089. doi: 10.1063/1.464397

    22. [22]

      (22) Hoover,W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695. doi: 10.1103/PhysRevA.31.1695(22) Hoover,W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695. doi: 10.1103/PhysRevA.31.1695

    23. [23]

      (23) Hénin, J.; Chipot, C. J. Chem. Phys. 2004, 121, 2904. doi: 10.1063/1.1773132(23) Hénin, J.; Chipot, C. J. Chem. Phys. 2004, 121, 2904. doi: 10.1063/1.1773132

    24. [24]

      (24) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X. J. Phys. Chem. B 2010,114, 7383. doi: 10.1021/jp9113078(24) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X. J. Phys. Chem. B 2010,114, 7383. doi: 10.1021/jp9113078

    25. [25]

      (25) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Li, Z. Q.; Zhang, H. X. PLoS ONE2013, 8, e53811.(25) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Li, Z. Q.; Zhang, H. X. PLoS ONE2013, 8, e53811.

    26. [26]

      (26) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X. Chem. Phys. Lett.2010, 484, 338. doi: 10.1016/j.cplett.2009.12.022

      (26) Zhang, J. L.; Zheng, Q. C.; Zhang, H. X. Chem. Phys. Lett.2010, 484, 338. doi: 10.1016/j.cplett.2009.12.022

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  928
  • 文章访问数:  1195
  • HTML全文浏览量:  12
文章相关
  • 发布日期:  2013-03-25
  • 收稿日期:  2012-11-08
  • 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