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碱性和中性食线虫真菌丝氨酸蛋白酶动力学行为差异研究

【作者】 桑鹏 [1] 杨丕仁 [2] 许丹 [3] 朱月勋 [3] 沈建新 [3] 杨力权 [4]

【关键词】 丝氨酸蛋白酶 分子动力学模拟 自由能图谱 动力学行为差异

摘要】食线虫真菌丝氨酸蛋白酶被认为是病原真菌感染线虫最重要的毒力因子之一.研究表明,碱性体壁降解丝氨酸蛋白酶比中性蛋白酶具有更强的催化活性和杀线虫活性.研究选取中性丝氨酸蛋白酶PⅡ和碱性丝氨酸蛋白酶PR1为研究对象,通过分子动力学模拟、元动力学模拟和本质动力学分析等手段研究二者的结构动力学差异及对催化能力的影响.研究结果表明,模拟过程中PⅡ比PR1具有更高的全局构象柔性;PⅡ较PR1具有更为粗糙的自由能表面和更高的自由能最小化值,说明PR1比PⅡ具备更高的热稳定性和全局结构稳定性.对于两者底物结合区域柔性的比较结果表明,PR1的底物结合区域比PⅡ具备更高的RMSF、Rg和SASA,同时具备更少NHB和NNC,说明PR1底物结合部位具有更强的构象柔性.通过对二者的模拟平衡轨迹进行本质动力学分析表明,PⅡ和PR1具有不一样的主要运动模式,PⅡ的大尺度协同运动主要为分子表面环区的运动,而PR1的大尺度协同运动则是底物结合区域与功能相关的协同运动.以上动力学行为的差异可能使得碱性丝氨酸蛋白酶PR1较中性丝氨酸蛋白酶PⅡ具备更强的催化活性和杀线虫活性.

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