崔剛龍、方維海老師Angew. Chem. Int. Ed.,論文介紹
多尺度動力學(xué)模擬揭示偶氮苯光異構(gòu)化引發(fā)的多肽折疊與解折疊的分子機(jī)理
偶氮苯作為光活性單元，可與蛋白和多肽交叉連接，借助于偶氮苯光異構(gòu)可調(diào)節(jié)和控制蛋白和多肽的折疊和解折疊過程，從而調(diào)節(jié)生物體系的物理及化學(xué)性質(zhì)，在醫(yī)學(xué)和酶催化等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，但其過程十分復(fù)雜，僅依靠實(shí)驗(yàn)很難弄清其微觀機(jī)制，而理論研究在這方面能發(fā)揮不可替代的作用。光觸發(fā)的偶氮苯光異構(gòu)涉及電子激發(fā)態(tài)和非絕熱躍遷過程，必須使用高精度的電子相關(guān)方法；而多肽折疊和解折疊過程需要長時(shí)間的動力學(xué)模擬，必須發(fā)展和改進(jìn)多尺度動力學(xué)模擬方法。
最近，化學(xué)學(xué)院崔剛龍、方維海研究組和德國馬普所Thiel教授合作，發(fā)展了一種高效的多尺度模擬方法：量子力學(xué)和分子力學(xué)（QM/MM）相結(jié)合的非絕熱動力學(xué)方法，研究初期超快的激發(fā)態(tài)動力學(xué)和非絕熱躍遷；但體系回到基態(tài)則用分子動力學(xué)方法模擬長時(shí)間的構(gòu)象動力學(xué)。采用發(fā)展的多尺度模型，模擬了偶氮苯光異構(gòu)化引起的FK-11多肽折疊和解折疊過程，發(fā)現(xiàn)多肽和偶氮苯之間的相互作用起著決定性的作用，不僅加速蛋白的折疊和解折疊過程、調(diào)控二級結(jié)構(gòu)比例，而且影響偶氮苯的異構(gòu)化過程。他們的理論研究對偶氮苯異構(gòu)化和多肽折疊及解折疊過程給出了新的機(jī)理洞察，為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和理論研究提供了重要的理論參考信息。
相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》: (How Photoisomerization Drives Peptide Folding and Unfolding: Insights from QM/MM and MM Dynamics Simulations, S.-H. Xia, G.L. Cui, W.-H. Fang, and W. Thiel, Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/ange.201509622)。該工作得到基金委優(yōu)秀青年基金、重點(diǎn)國際合作項(xiàng)目、及創(chuàng)新群體基金資助。
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