恒定pH分子动力学的研究进展

来源 :第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liliac
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  pH表征溶液的酸碱度,是自然界中许多生物化学过程的调控因子,例如酶的催化反应,细胞离子通道的开关,蛋白质折叠和聚集以及脂质分子的自组装等.然而,传统的分子动力学模拟并没有考虑溶液酸碱度对可滴定基团质子化态的影响.人们一般只能根据已知的可离子化基团(如天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸)在溶液中的pKa或者基于晶体结构估算的pKa来设定可滴定位点在分子动力学模拟中的质子化态.其中,pKa是一个重要的实验可观测量.通过pKa可以获得一个可滴定位点在某个pH条件下的质子化和去质子化反应平衡的信息.由于实验条件的限制,通常只能测得一些结构相对简单的分子的pKa.实际上,生物大分子(如蛋白质、DNA和RNA)复杂的分子间相互作用可导致分子上可滴定位点的pKa发生偏移.为了研究pH依赖的分子机制,我们可以采用理论的工具(例如恒定pH分子动力学(CpHMD))来预测pKa以及不同pH条件下的热力学和动力学性质.CpHMD利用Henderson-Hasselback方程将环境变量pH考虑到分子动力学模拟,不仅可以预测可滴定位点的pKa,还能提供质子化态与分子构型的耦合.这里我们将介绍恒定pH分子动力学方法的最新进展[1,2],以及最近该模拟技术在研究酶催化机理等方面的应用[3-6].
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