水晶水影响之间的交互Tenebrio阿尔法淀粉酶及其抑制剂类

文摘

分子动力学模拟之间的交互Tenebrio莫利托阿尔法淀粉酶及其抑制剂在不同比例的水晶水进行了与OPLS力场hyperchem 7.5软件。在相关研究中,小麦单体和二聚的蛋白抑制剂的最佳温度在273 K到318 K。实验的平均温度为289 K。阿尔法(1)之间的相互作用的最佳温度及其抑制剂是接近280 K没有水晶水实验的结果。酵素水的形成和inhibitor-water很容易,但将第三单体是不可能的。(2)分析了潜在的能源数据,最优温度阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能覆盖9:1,5:5、4:6和1:9水晶水比例是290 K。(3)我们比较相关构象性质。水晶水的比例接近的数据极化率(12.4%)的构象性质。的最佳温度为280 K。这个结果是接近289 K。 These findings have theoretical and practical implications.

1。介绍

阿尔法(1,4 --D-glucan-4-glucanohydrolase;EC3。2.1.1)endoglycosidases催化水解的内部1,4-D-glucosidic联系在淀粉和糊精,从而生成更小的糊精和低聚糖C₁-哦组的异头配置(1]。α淀粉酶的酶是一个子集群酶分为glycosy1水解酶家族13基于氨基酸序列的相似性(2]。阿尔法发挥核心作用在碳水化合物代谢的微生物,植物和动物(3]。此外,他们被广泛用于食品和淀粉加工业,蛋白酶后,已经成为现代生物技术中最常用的酶(4]。

酶抑制剂是大自然的重要工具,在紧急情况下调节酶的活性。已知植物种子产生多种酶抑制剂,防止种子昆虫和微生物病原体。蛋白酶抑制剂是最好的研究这一群体的5];蛋白酶抑制剂基因的表达在转基因植物提供了抵御病原体6]。相对的阿尔法淀粉酶抑制剂可能所知甚少,另一方面,是同样有吸引力的候选人赋予转基因植物抗虫,因为其中许多抑制α淀粉酶和蛋白酶。植物已经形成一种防御策略来抵消这些影响通过酶抑制剂阻碍昆虫肠道消化阿尔法淀粉酶的作用和降低餐后血糖高峰7]。植物抑制剂基因在转基因植物的表达提供了抵御病原体(审查,参见Ryan)。相对的阿尔法淀粉酶抑制剂可能所知甚少,另一方面,是同样有吸引力的候选人赋予转基因植物抗虫,因为其中许多抑制蛋白酶和阿尔法[8]。的抑制剂在各领域的潜力,治疗糖尿病的农作物保护。因此,我们非常感兴趣的机制和抑制剂对α淀粉酶的最佳条件。

主要的阿尔法淀粉酶抑制剂(AAI)出现在苋属植物的种子hypochondriacus,各种各样的墨西哥作物种植苋菜,是一种含有6个半胱氨酸,32-residue-long多肽与1 - 4、2 - 5、3 - 6三个二硫桥。它是最短的阿尔法淀粉酶抑制剂描述到目前为止没有已知关闭同源染色体的序列数据基地(8]。α淀粉酶的结构性质阐明了核磁共振(9]。人们非常感兴趣的机制和抑制剂对α淀粉酶的最佳条件。

定量结构活性关系(构象)代表试图与分子结构描述符的物理化学性质和生物活性。它广泛用于预测化学物理化学性质的环境、和制药领域(10,11]。这种方法中涉及的主要步骤包括数据收集、分子描述符选择和采购、相关模型开发,最后评价模型。目前,提出了许多类型的分子描述符来描述分子的结构特点(12,13]。定量构效关系的方法可以解释的成功提供的洞察力在结构化学性质测定,和的可能性估计新化合物的性质,而不需要合成和测试他们(14]。最近,Anil Kumar报告了定量构效关系模型的发展有用的抗菌活性(15- - - - - -17和抗炎活性18]。

在这项工作中,我们选择α淀粉酶的结构从Tenebrio莫利托幼虫(含471个氨基酸残基)和苋菜的抑制剂。许多清澈的河水被分发到阿尔法淀粉酶及其抑制剂使用hyperchem 7.5手动通过分子动力学模拟软件根据不同的比例。阿尔法的Tenebrio莫利托和定量构效关系属性计算苋菜阿尔法淀粉酶抑制剂。结果表明,晶体水在阿尔法淀粉酶及其之间的交互影响抑制剂。这些发现具有理论和实践意义。

2。材料和方法

阿尔法的结构Tenebrio莫利托,苋菜阿尔法淀粉酶抑制剂,和水晶水(包含273个分子)从1图表(http://www.rcsb.org/pdb/)。(1)α淀粉酶和抑制剂构象性质计算找出了相关使用OPLS力场hyperchem 7.5软件。有部分费用,表面积约。),表面积(网格),体积,水化能量,日志P,折射率,极化率,和大规模的结构性差异。(2)Tenebrio莫利托阿尔法,苋菜阿尔法淀粉酶抑制剂,和水晶水3单体。3单体形成4联合分子(酶抑制剂、酵素水抑制剂——水,enzyme-inhibitor-water)。(3)部分结晶水形成联合分子α淀粉酶抑制剂。很多阿尔法水晶水域分布及其抑制剂手动按照不同的比例()。阿尔法的能量、抑制剂、水晶水,和美国分子结构计算使用OPLS力场hyperchem 7.5软件。计算的细节是下面的文本。

所有的建模过程,包括能源最小化和分子动力学,使用hyperchem 7.5软件进行。能源使用OPLS力场进行了计算。优化分子结构,直到最大能源衍生品低于0.1千卡/摩尔(0.418焦每摩尔)为了获得正确的几何形状。动力学仿真进行了使用0.5飞秒的时间步,和温度改变10 K从270 K到370 K。有3过程模拟。首先,加热,从0 K使用7 K每一步模拟温度,加热时间为0.1 ps。其次,模拟,仿真时间20秒在模拟温度。最后,从模拟退火温度为0 K使用7 K每一步,退火时间是0.1皮秒(19]。系统一直在每个温度为20.2秒。EPOT仿真后,我们收集的数据(20.]。

最近的研究表明,酶被用于所有构象不仅在催化催化前还。由于蛋白质运动所必需的催化酶的固有属性,运动不仅是局部的活性部位,还更多的动态网络(21]。因此,可以看出分子状态拍摄于所有可能的反应或其他过程中构象。因此,为了反映出能源在仿真中,我们开始放弃一半的潜在能源数据进行模拟和平均势能备用数据(二万个国家在10.1秒和20.1秒)。获得的数据被认为是潜在的能量在这个温度。我们一直酶有足够数量的状态模拟过程中温度和有效避免影响系统已经抵达模拟温度,但不可能同时达到平衡。

相互作用的能量从实验数据计算使用以下方程(22- - - - - -24]: 在这里,E是绑定的整体能源系统;E₁阿尔法淀粉酶和水晶的能量水;E₂抑制剂和水晶的能量水;相互作用能。

3所示。结果与讨论

3.1。定量构效关系属性的

因为定量构效关系模型不能预测任何本质上比实验数据用来开发模型,输入数据的质量定量构效关系模型将大大影响性能。为了定量构效关系模型,建立一个良好的泛化性能,初步分析数据集的质量(主要是检测异常值)是由建模成套阿尔法淀粉酶及其抑制剂。

阿尔法的构象性质及其抑制剂提供了表1。

因为阿尔法抑制剂和中性分子,所以他们的部分费用为零在表1。面积的比例(约。)、水化能量抑制剂和阿尔法非常小而被忽视。但面积的比例(网格),体积,日志P,折射率,极化率,和质量分别为16.1%,15.8%,0.1%,13.0%,12.4%,7.2%。因此,结晶水的不同分布比例有可能接近这些构象属性比例。

3.2。模拟3单体之间的最佳温度

我们计算根据(3单体之间的相互作用能1)。给出了相互作用能与温度的关系图1(各自的图表在3单体)。从图1,阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能在280 K和290 K负,这表明它是组合和阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的反应。然而,这不是结合阿尔法淀粉酶及其抑制剂在其他温度之间。的相互作用能是在280 K的最低点阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的最佳温度。

这些信息表明,晶体之间的相互作用能水和阿尔法淀粉酶抑制剂-从270 K到370 K,这表明他们之间的结合和反应水晶水,阿尔法,其抑制剂。随着温度的增加,阿尔法淀粉酶及其之间的相互作用能抑制剂会变小。然而,水晶水之间的相互作用能和阿尔法淀粉酶抑制剂是负数,和数值非常大从270 K到370 K。结果表明,晶体之间很容易把水和阿尔法淀粉酶抑制剂。

分析结果表明,阿尔法淀粉酶及其抑制剂是负数之间的相互作用能从270 K到370 K。的形成inhibitor-water很容易,但阿尔法将是不可能的。

阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能是负的,和数值非常大从270 K到370 K。形成酵素水是不容易的,但结合抑制剂是不可能的。

结果如下:酵素水的形成和inhibitor-water很容易,但将第三单体是不可能的。

3.3。模拟最优温度不同的分布比例的结晶水

阿尔法淀粉酶之间的相互作用能和抑制剂不同比例的水晶水计算根据(1)。给出了相互作用能与温度的关系图2(综合图在不同的水晶水比例)和图3(各自的图表在不同的水晶水比例)。然后,我们将讨论他们,分别。

从图2,它可以看到,阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能覆盖不同比例的水晶水都是负面的。这个信息显示,它是结合和阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的反应从270 K到370 K。相互作用能在330 K的最低点,当晶体的不同分布比例水2:8。在这种情况下,阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的反应是最简单的。然而,相互作用能的峰值在320 K,当结晶水的不同分布比例是9:1。在这种情况下,阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的反应是最难的。

从图3阿尔法的最佳温度之间的相互作用及其抑制剂改变了晶体的分布比例的水。在相关研究中,据报道,小麦单体和二聚的蛋白抑制剂的最佳温度在273 K到318 K (25,26]。

相互作用能的绝对值是最大的在300 K分布比例的结晶水时9:1,8:2,7:3、5:5、4:6,3:7和1:9。通过分子动力学模拟结果表明最优温度同意实验的结果。阿尔法和绑定的平均温度为289 K。阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能在290 K图的最低点时结晶水的分布比例是9:1,5:5、4:6和1:9。1:9日在最佳的温度可能与一些构象性质。

阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能的最低点在340 K, 330 K分布比例的水晶水,分别6:4和2:8。这些结果是不同意实验结果,可能是由于晶体水的分布比例和其他因果关系,曾跟随学习。

3.4。模拟最佳温度在不同的情况下分布式结晶水的比例是12.4%

为了一个精确的结果,我们必须共同治疗实验结果与一些构象性质有关。对于1:9(大约11.1%),阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能是最大的在上面的所有数据,这水晶水的比例接近极化率的数据(12.4%)的构象性质。这表明,极化率定量构效关系属性可能有更高的交互影响。我们想验证下,极化率的影响相互作用的反应温度条件阿尔法淀粉酶及其抑制剂。

我们计算阿尔法淀粉酶及其抑制剂之间的相互作用能覆盖水晶水的比例(87.6:12.4)根据(1)。给出了相互作用能与温度的关系图4。从图4的最佳温度是280 K, 273 K到318 K。然而,这个结果有点不同的289 K (290 K),平均气温的相关报告。面积的比例(网格),体积,折射率,质量效应之间的交互阿尔法淀粉酶及其抑制剂将在未来进行研究。

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