基于分子模拟的离子液体修饰Porcine Pancreas脂肪酶催化性能和稳定性的相关研究

摘要

采用分子模拟手段研究了功能性离子液体[HOOCBMIm]Cl修饰Porcine Pancreas脂肪酶(PPL)结构稳定性与催化性能增强的机理.在335和300 K下比较研究两种脂肪酶的一系列相互作用特点与结构性质,包括静电势(electrostaticpotential,ESP)、均方根偏差(Root Mean Square Deviation,RMSD)、能量变化、溶剂化面积等等.分析结果表明:在335K下,修饰后的脂肪酶(Engineered PPL)的RMSD值(0.537(A))小于未修饰的脂肪酶(Wild-type PPL)的RMSD值(0.68 (A)),同时Engineered PPL的自由能也低于Wild-type PPL的自由能,说明Engineered PPL的构象更加稳定.修饰剂的引入使得Engineered PPL的疏水性面积和溶剂可及性面积(Solvent Accessible Surface Area,SASA)增大,增强了Engineered PPL的稳定性和水解活力.修饰剂的正电性与修饰位点附近的负电势氨基酸形成静电吸引作用,优化了蛋白表面电荷的相互作用,进一步提高了蛋白稳定性;同时也稳定了蛋白盖子结构的打开状态,有利于底物进入蛋白空腔催化位点,实现催化活性提升.本文从分子水平展示了离子液体修饰脂肪酶并提供了一种解析化学修饰改变酶学性质的方法.