CH3COAla-Pro-TyrNHCH3四肽及其水溶液体系结构和性质的理论研究

作     者：杨巧凤 

作者单位：辽宁师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵东霞

授予年度：2018年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：ABEEMσπ极化力场 构象 CH3COAla-Pro-TyrNHCH3四肽 ABEEMσπ-GB/SA连续介质模型 溶剂化自由能 

摘      要：多肽构象以及多肽水溶液的结构和性质一直是科学家所探索的重要课题。本文首先排列组合了氨基酸二肽和三肽稳定构象,应用ABEEMσπ极化力场将这些组合后的构象优化,得到了一系列CH3COAla-Pro-TyrNHCH3(APY)四肽的理论模拟初始结构。其次在PDB和Coil Library两个数据库中截取了含有APY的蛋白质片段,作为初始的实验结构。最后使用ABEEMσπ极化力场研究了上述APY四肽水溶液的结构和性质。本文具体研究内容如下:1.在我们组所获得丙氨酸、脯氨酸和酪氨酸二肽分子稳定构象的基础上,组合得到CH3COAla-ProNHCH3(AP)和 CH3COPro-TyrNHCH3(PY)两个三肽分子的初始构象。分别用从头算和ABEEMσπ力场方法优化得到稳定构象,以这些三肽分子稳定构象组合成四肽分子,并对其优化得到APY四肽的稳定构象。2.利用ABEEMσπ极化力场,在298.15 K,NVT系综下对所得到的APY四肽的稳定构象进行分子动力学模拟。选取盒长为25.0 A×25.0 A×25.0 A的水盒子,模拟时间为1 ns。计算每1 ps得到的构象中非氢原子坐标与初始结构非氢原子的均方根偏差(RMSD)。结果表明,无论以理论模拟结构作为初始态,还是以实验结构作为初始态,在动力学过程中,达到动态平衡的时间基本一致,即两种来源的APY四肽相关的RMSD数值均在100 ps后趋于一个很小的值,这表明体系在100 ps后达到平衡。3.应用ABEEMσπ-GB/SA的极化力场模型,计算APY四肽的溶剂化自由能。其中溶剂化自由能的极性部分用广义玻恩模型(GB)计算,非极性部分通过溶剂可及表面积(SASA)计算获得。所得的溶剂化自由能的结果均为负值,表明各类APY四肽的构象都溶于水。4.同时采用Tinker程序中的不同力场CHARMM、OPLS-AA、AMOEBA和AMBER,以及所对应的不同溶剂模型Hct/Still、Hct/Hct Still、Gk/Gk radius和Still,计算APY四肽的溶剂化自由能。将上述力场所得的计算结果与B3LYP/6-311++G(d,p)的结果进行比较。结果证明,ABEEMσπ-GB/SA模型方法得到的结果与从头算的最为接近。这表明ABEEMσπ极化力场对于多肽稳定构象的获取及溶剂化自由能的计算,都得到与从头算方法一致的结果。ABEEMσπ极化力场能够在保证准确性的前提下,快速构建合理的多肽构象,并进一步研究各体系的性质。