醋酸CoA转移酶催化机制的QM/MM研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lgshow
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
醋酸CoA转移酶(AarC)属于第I类CoA转移酶家族,催化CoA从acyl-CoA转移到琥珀酸上。在醋酸菌变异的柠檬酸循环中,AarC起到的关键作用,研究AarC的催化机制对于醋酸菌变异的柠檬酸循环有非常重要的意义。关于醋酸CoA转移酶的催化机制的研究由来已久,多年来也备受科学工作者们的关注。早在1967年,Jenck等人就提出第I类CoA转移酶的催化机制为乒乓机制,它由两个半反应组成,反应中会形成酶-CoA中间体。几年之后,他们基于分子交换色谱和动力学实验的方法提出在两个半反应中会形成酸酐中间体。有趣的是,第I类CoA转移酶的催化反应在发生羧酸盐的交换之后,第二个半反应就是第一个半反应的逆反应。至今,关于AarC的研究也有很多,但关于AarC的催化机制的系统理论研究尚未见报道。多年来,理论化学的蓬勃发展推进了生物化学领域的研究进程,尤其是QM/MM方法的提出和发展更是为我们从理论上研究酶催化机制提供方便。为了能够在原子水平上详细阐述AarC酶的催化机制,我们采用QM/MM与MD联合的方法研究AarC的催化机制。研究结果表明,AarC的第一个半反应是由两步亲核进攻过程构成。第一步是Glu294上的OE1原子亲核进攻acyl-CoA上的C1原子,测量Mulliken电荷以及原子间距离的结果表明,C1-S1P键断裂与OE1-C1键的形成同时发生,之后产生酸酐中间体。第二步是CoA上的硫离子对acyl-Glu294上的CD原子进行亲核进攻,OE1-CD键断裂的同时形成CD-S1P键,生成产物glutamyl-CoA thioester。AarC催化反应的第一步为决速步,能垒为14.89kcal/mol。此外,突变体N347A与AarC的反应路径一致,却使能垒升高到18.50kcal/mol。也就是说,突变并没有改变反应路径,我们的研究结果与实验相符合,即突变导致能垒升高,反应难度增加,但是没有使AarC丧失催化活性。在此基础之上,我们还明确了非催化残基Asn347对于酶结构以及在酶催化反应过程中的特殊作用。一方面,Asn347能够帮助酶稳定过渡态和中间体的结构,并且通过氢键网络稳定活性位点;另一方面,Asn347通过锚定催化残基Glu294的侧链,使其处于一种利于反应发生的构象。在AarC的催化反应过程中,我们还明确了多个对过渡态和中间体稳定起到重要作用的非催化残基,分别为Asn347、Gln267、Ser268、Val270、Ser315、Gly388和Ser346。该项工作对于研究第I类CoA转移酶家族的催化机制提供了理论基础,尤其是对醋酸菌变异的柠檬酸循环具有重要的意义。
其他文献
本文介绍了电化学传感器的原理、分类以及应用前景,对碳纳米材料、含钴和含镍纳米材料及其复合材料修饰电极进行了概述。制备了三种修饰电极,基于电极表面钴、镍基纳米结构化
近年来,随着计算机技术的不断发展,智能监控已广泛应用于日常生活中的各个领域。其广泛的应用场景和巨大的应用价值使得行为识别在计算机视觉领域成为了一个热点研究课题,而
张敦仁(1754—1834),字仲篙,号古愈,又作胡臾,时人称为古余先生,山西省阳城县人,是清代中叶著名的汉学家和数学家。曾任南宫、江西、高安、庐陵等县知县,铜鼓、川沙等厅同知,
本文对荧光传感器、以石墨烯量子点(GQDs)和石墨烯量子点衍生物(GQDs derivatives)为探针的荧光分析、Fenton化学及其应用进行了综述。构建了对核黄素(Rf)、氨茶碱(AP)和芦丁(RT)等药物
随着计算机与信息技术的不断发展,医疗信息化改革的不断深入,医疗服务结构的逐渐完善,对医疗设备行业提出更高的要求。怎样建立磁共振设备规范、科学的评价标准和评价体系,是
从A股市场诞生至今,A股经历了数次大幅的上涨和下跌,这些非理性的大幅涨跌很难完全用传统金融理论做出解释,而行为金融理论正是从投资者情绪的角度出发对各类金融异象与非理性行为现象做出了解释,投资者情绪在股票市场的非理性繁荣和恐慌式下跌中无疑起到了推波助澜的作用。本文以上述现象作为切入点,研究了市场投资者情绪对市场指数收益及异质性上市公司股票收益的影响效应,并使用数据挖掘模型对收集到的数据进行建模。首先
游戏是自人类存在即产生的一种先天性活动,游戏存在的意义同样被人们从各个方面进行探索,电子游戏的出现使大众开始接触并探索游戏,游戏中所具有的教育意义也在不断被人们发
管道是运输石油资源的主要手段。近年来,由于管材老化、盗油打孔等导致的管道泄漏事故不断增加,造成了大量的经济损失和人员伤亡。因此,对管道泄漏点进行快速、准确的定位,是
白光发光二极管(white light-emitting diode)简称白光LED,由于能耗低、寿命长、响应快、环境友好等优点被誉为第四代照明光源。其主流实现方式是使用蓝光LED芯片结合黄色YAG
染色体作为遗传物质的载体,当其表型出现异常时,会导致基因的异常表达。因此,对染色体图像进行核型分析就成为细胞遗传学研究的重要课题之一,对人类遗传学疾病的诊断具有重要