卡律蝎毒素(ChTX)结构和性质的从头算和ABEEMσπ的研究

摘要

肽拦截体与离子通道之间进行的分子识别是包含了许多反应的复杂过程。本文选取卡律蝎毒(ChTX)蛋白和6个突变体及其活性区域氨基酸残基以及一些类似残基侧链的小分子体系作为模型分子，并对这些模型分子进行活性指标的理论研究。
　　卡律蝎毒(ChTX)蛋白和6个突变体及其活性区域氨基酸残基体系均采用实验结构，类似残基侧链的小分子采用B3LYP/6-311G(d，p)方法，在Gaussian09程序中优化所获得的结构。使用线性回归和最小二乘法，拟合了这些模型分子中所涉及的ABEEMσπ参数（价态电负性和价态硬度）。采用我们所调试的的参数，ABEEMσπ方法所算得的这些体系的电荷分布与HF/STO-3G从头算方法所计算的Mulliken电荷分布的线性方程的斜率接近1.07，截距接近于0.001，线性相关系数在0.96以上。表明ABEEMσπ方法与从头算方法所计算的电荷结果具有很好的一致性，验证了我们所拟合的ABEEMσπ参数是合理的和可转移的，可应用于类似体系的电荷分布的计算。
　　采用量子化学方法和ABEEMσπ方法计算了ChTX和6个突变体蛋白质模型分子的整体软度和整体亲电性。利用Hammett关系式，计算有关整体软度和整体亲电性的Hammett系数，探讨了该系数与卡律蝎毒素与钾离子通道间的解离常数koff的关系。获得了ChTX以及它的6个突变体对钾离子通道吸引力的定性描述:整体软度与ChTX的静电吸引能力有一定联系，ChTX和6个突变体蛋白质的整体软度越大，蛋白质与钾离子通道间的解离常数越小;野生型毒素的整体软度最大其对应的解离常数最小，说明在钾离子通道与ChTX的识别过程中，野生型毒素特有氨基酸对解离常数koff的影响很大。
　　应用ABEEMσπ方法能够计算出卡律蝎毒(ChTX)蛋白质和6个突变体蛋白质的整体软度和整体亲电性，并用这些活性指标来探讨蝎毒蛋白与钾离子通道相互作用的强弱，说明ABEEMσπ方法所计算的活性指标能够比较准确地反映出ChTX蛋白质的性质。

目录

声明

摘要

引言

1 理论方法

1．1 有限差分近似计算法

1．2 ABEEMσπ磺型

1．2．1 电负性标度

1．2．2 ABEEMσπ模型

1．2．3 Fukui函数

1．3 硬软酸碱原理

2 特征小分子的性质

2．1 构型的选取及优化

2．2 小分子整体活性指标

2．2．1 价态电负性和价态硬度

2．2．2 特征小分子电荷

2．2．3 ab initio方法计算能量

2．2．4 ABEEMσπ方法与从头算方法下的活性指标

3 取代基小分子的性质

3．1 模型分子的获得

3．1．1 ABEEMσπ模型中的价态电负性和价态硬度

3．1．2 取代基分子的电荷

3．2 取代基分子整体活性指标

3．2．1 取代基分子的能量

3．2．2 ABEEMσπ方法与从头算方法计算的整体活性指标

4 活性区域内不同长度氨基酸残基的性质

4．1 模型分子的获得

4．2 模型分子的命名

4．3 活性区域内氨基酸残基整体活性指标

4．4 整体软度与解离常数之间的关系

5 卡律蝎毒素(ChTX)及其6个突变体的性质

5．1 CHTX蛋白质及其突变体的电荷

5．2 整体反应性指标与解离常数之间的关系

5．3 蛋白质活性位点的预测

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢