渗透剂的分子体积和极性表面积分率对胰凝乳蛋白酶抑制剂2热稳定性的影响

刘夫锋 纪络 董晓燕

引用本文: 刘夫锋, 纪络, 董晓燕. 渗透剂的分子体积和极性表面积分率对胰凝乳蛋白酶抑制剂2热稳定性的影响[J]. 物理化学学报, 2010, 26(10): 2813-2820. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101011 shu
Citation:  LIU Fu-Feng, JI Luo, DONG Xiao-Yan. Effects ofMolecular Volume and Fractional Polar Surface Area of Osmolytes on the Thermal Stability of Chymotrypsin Inhibitor 2[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010, 26(10): 2813-2820. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101011 shu

渗透剂的分子体积和极性表面积分率对胰凝乳蛋白酶抑制剂2热稳定性的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20636040, 20876111, 20906068) (20636040, 20876111, 20906068)

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2009CB724705) (973) (2009CB724705)

    天津市科委自然科学重点基金(08JCZDJC17100) 和天津大学自主创新基金资助 (08JCZDJC17100)

摘要:

渗透剂对蛋白质的稳定能力不仅与其极性表面积分率(fpSA)有关, 而且也与其分子体积(V)密切相关. 因此对于渗透剂稳定蛋白质能力的分析, 需要同时考虑渗透剂的fpSAV. 为了考察渗透剂的fpSAV对稳定蛋白质能力的影响, 本文以胰凝乳蛋白酶抑制剂2(CI2)为模型蛋白, 首先利用分子动力学模拟, 考察了数种典型渗透剂对CI2 热稳定性的影响; 并根据模拟数据计算得到了渗透剂影响蛋白质热稳定性的一维结构参数; 然后利用统计学双参数拟合, 同时引入渗透剂的fpSAV, 建立了用于分析渗透剂稳定蛋白质能力的模型; 最后利用模型分析了渗透剂的fpSAV与其稳定蛋白质能力的关系. 研究发现: 利用分子动力学模拟结果定义并计算得到的一维结构参数能够较好地描述在热变性条件下渗透剂对CI2 的稳定能力;所建立的模型能够很好地分析渗透剂对蛋白质的稳定能力;并且由于VfpSA二次项的引入, 可大大提高仅以fpSA为参数的模型的精度; 另外, 渗透剂对蛋白质的热稳定能力与其V成正比; 由于拟合公式中引入了fpSA二次项, 在fpSA小于0.7 时, fpSA与渗透剂的稳定能力呈现负相关, 但当fpSA大于0.7 时,其与渗透剂的稳定能力反而呈现正相关.

English

    1. [1]

      1. Yancey, P. H. American Zoologist, 2001, 41: 699

      1. Yancey, P. H. American Zoologist, 2001, 41: 699

    2. [2]

      2. Timasheff, S. N. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 1993, 22: 672. Timasheff, S. N. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 1993, 22: 67

    3. [3]

      3. Ou,W. B.; Park, Y. D.; Zhou, H. M. Eur. J. Biochem., 2001, 268: 59013. Ou,W. B.; Park, Y. D.; Zhou, H. M. Eur. J. Biochem., 2001, 268: 5901

    4. [4]

      4. Arakawa, T.; Timasheff, S. N. Biophys. J., 1985, 47: 4114. Arakawa, T.; Timasheff, S. N. Biophys. J., 1985, 47: 411

    5. [5]

      5. Ma, L.; Wei, Z. Q.; Huang, A. M.; Yang, H.; He, W. R.; Lin, R. S. Acta Chim. Sin., 2009, 67: 1566 [马林,魏志强,黄爱民,杨华, 何维仁,林瑞森. 化学学报, 2009, 67: 1566]5. Ma, L.; Wei, Z. Q.; Huang, A. M.; Yang, H.; He, W. R.; Lin, R. S. Acta Chim. Sin., 2009, 67: 1566 [马林,魏志强,黄爱民,杨华, 何维仁,林瑞森. 化学学报, 2009, 67: 1566]

    6. [6]

      6. Auton, M.; Bolen, D. W. Methods Enzymol., 2007, 428: 3976. Auton, M.; Bolen, D. W. Methods Enzymol., 2007, 428: 397

    7. [7]

      7. Bolen, D. W.; Rose, G. D. Annu. Rev. Biochem., 2008, 77: 3397. Bolen, D. W.; Rose, G. D. Annu. Rev. Biochem., 2008, 77: 339

    8. [8]

      8. Bolen, D. W.; Baskakov, I. V. J. Mol. Biol., 2001, 310: 9558. Bolen, D. W.; Baskakov, I. V. J. Mol. Biol., 2001, 310: 955

    9. [9]

      9. Liu, Y.; Bolen, D. W. Biochemistry, 1995, 34: 128849. Liu, Y.; Bolen, D. W. Biochemistry, 1995, 34: 12884

    10. [10]

      10. Street, T. O.; Bolen, D. W.; Rose, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2006, 103: 1399710. Street, T. O.; Bolen, D. W.; Rose, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2006, 103: 13997

    11. [11]

      11. Li, S. Q.; Lin, R. S. Acta Phys. -Chim. Sin., 2002, 18: 825 [李淑芹,林瑞森.物理化学学报, 2002, 18: 825]11. Li, S. Q.; Lin, R. S. Acta Phys. -Chim. Sin., 2002, 18: 825 [李淑芹,林瑞森.物理化学学报, 2002, 18: 825]

    12. [12]

      12. Zhang, Y.; Ji, B.; Ling, P.; Zhang, T. Eur. J. Pharm. Biopharm., 2007, 65: 1812. Zhang, Y.; Ji, B.; Ling, P.; Zhang, T. Eur. J. Pharm. Biopharm., 2007, 65: 18

    13. [13]

      13. Li, S. Q.; Sang,W. Q.; Lin, R. S. Acta Phys. -Chim. Sin., 2002, 18: 1110 [李淑芹,桑文强,林瑞森. 物理化学学报, 2002, 18: 1110]13. Li, S. Q.; Sang,W. Q.; Lin, R. S. Acta Phys. -Chim. Sin., 2002, 18: 1110 [李淑芹,桑文强,林瑞森. 物理化学学报, 2002, 18: 1110]

    14. [14]

      14. Lerbret, A.; Bordat, P.; Affouard, F.; Hedoux, A.; Guinet, Y.; Descamps, M. J. Phys. Chem. B, 2007, 111: 941014. Lerbret, A.; Bordat, P.; Affouard, F.; Hedoux, A.; Guinet, Y.; Descamps, M. J. Phys. Chem. B, 2007, 111: 9410

    15. [15]

      15. Liu, F.; Ji, L.; Dong, X. Y.; Sun, Y. J. Chem. Phys., 2010, DOI: 10.1063/1.345371315. Liu, F.; Ji, L.; Dong, X. Y.; Sun, Y. J. Chem. Phys., 2010, DOI: 10.1063/1.3453713

    16. [16]

      16. Otzen, D. E.; Itzhaki, L. S.; elMasry, N. F.; Jackson, S. E.; Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1994, 91: 1042216. Otzen, D. E.; Itzhaki, L. S.; elMasry, N. F.; Jackson, S. E.; Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1994, 91: 10422

    17. [17]

      17. McPhalen, C. A.; Svendsen, I.; Jonassen, I.; James, M. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1985, 82: 724217. McPhalen, C. A.; Svendsen, I.; Jonassen, I.; James, M. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1985, 82: 7242

    18. [18]

      18. Day, R.; Bennion, B. J.; Ham, S.; Daggett, V. J. Mol. Biol., 2002, 322: 18918. Day, R.; Bennion, B. J.; Ham, S.; Daggett, V. J. Mol. Biol., 2002, 322: 189

    19. [19]

      19. Day, R.; Daggett, V. Protein Sci., 2005, 14: 124219. Day, R.; Daggett, V. Protein Sci., 2005, 14: 1242

    20. [20]

      20. Bennion, B. J.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2003, 100: 514220. Bennion, B. J.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2003, 100: 5142

    21. [21]

      21. Bennion, B. J.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2004, 101: 643321. Bennion, B. J.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2004, 101: 6433

    22. [22]

      22. Jackson, S. E.; Fersht, A. R. Biochemistry, 1991, 30: 1042822. Jackson, S. E.; Fersht, A. R. Biochemistry, 1991, 30: 10428

    23. [23]

      23. Kundu, S.; Roy, D. J. Mol. Graph. Model., 2008, 27: 8823. Kundu, S.; Roy, D. J. Mol. Graph. Model., 2008, 27: 88

    24. [24]

      24. Duan, Y.; Kollman, P. A. Science, 1998, 282: 74024. Duan, Y.; Kollman, P. A. Science, 1998, 282: 740

    25. [25]

      25. Beck, D. A.; Daggett, V. Biophys. J., 2007, 93: 338225. Beck, D. A.; Daggett, V. Biophys. J., 2007, 93: 3382

    26. [26]

      26. van Aalten, D. M.; Bywater, R.; Findlay, J. B.; Hendlich, M.; Hooft, R. W.; Vriend, G. J. Comput. Aided Mol. Des., 1996, 10: 25526. van Aalten, D. M.; Bywater, R.; Findlay, J. B.; Hendlich, M.; Hooft, R. W.; Vriend, G. J. Comput. Aided Mol. Des., 1996, 10: 255

    27. [27]

      27. Melo, E. P.; Chen, L.; Cabral, J. M.; Fojan, P.; Petersen, S. B. Otzen, D. E. Biochemistry, 2003, 42: 761127. Melo, E. P.; Chen, L.; Cabral, J. M.; Fojan, P.; Petersen, S. B. Otzen, D. E. Biochemistry, 2003, 42: 7611

    28. [28]

      28. Lins, R. D.; Pereira, C. S.; Hunenberger, P. H. Proteins, 2004, 55: 17728. Lins, R. D.; Pereira, C. S.; Hunenberger, P. H. Proteins, 2004, 55: 177

    29. [29]

      29. Sun, H.; Jiang, Y. J.; Yu, Q. S.; Zou, J. W. Acta Phys. -Chim. Sin., 2009, 25: 635 [孙浩, 蒋勇军, 俞庆森,邹建卫.物理化学学 报, 2009, 25: 635]29. Sun, H.; Jiang, Y. J.; Yu, Q. S.; Zou, J. W. Acta Phys. -Chim. Sin., 2009, 25: 635 [孙浩, 蒋勇军, 俞庆森,邹建卫.物理化学学 报, 2009, 25: 635]

    30. [30]

      30. 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]30. 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]

    31. [31]

      31. Van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. J. Comput. Chem., 2005, 26: 170131. Van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. J. Comput. Chem., 2005, 26: 1701

    32. [32]

      32. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hünenberger, P. H.; Krüger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular simulation: the GROMOS96 manual and user guide. Vdf Hochschulverlag AGan der ETH Zürich: Zürich, 199632. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hünenberger, P. H.; Krüger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular simulation: the GROMOS96 manual and user guide. Vdf Hochschulverlag AGan der ETH Zürich: Zürich, 1996

    33. [33]

      33. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys., 1993, 98: 1008933. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys., 1993, 98: 10089

    34. [34]

      34. van Gunsteren, W. F.; Berendsen, H. J. C. Mol. Phys., 1977, 34: 131134. van Gunsteren, W. F.; Berendsen, H. J. C. Mol. Phys., 1977, 34: 1311

    35. [35]

      35. Beredsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren,W. F.; Di Nola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys., 1984, 81: 368435. Beredsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren,W. F.; Di Nola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys., 1984, 81: 3684

    36. [36]

      36. Humphrey,W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graph., 1996, 14: 3336. Humphrey,W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graph., 1996, 14: 33

    37. [37]

      37. Timasheff, S. N. Biochemistry, 1992, 31: 985737. Timasheff, S. N. Biochemistry, 1992, 31: 9857

    38. [38]

      38. Shimizu, S.; Smith, D. J. J. Chem. Phys., 2004, 121: 1148

      38. Shimizu, S.; Smith, D. J. J. Chem. Phys., 2004, 121: 1148

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  • 发布日期:  2010-09-27
  • 收稿日期:  2010-06-28
  • 网络出版日期:  2010-09-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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