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氧化葡萄糖酸杆菌甘油脱氢酶的分子模拟

作　者: 夏振东
导　师: 卢文玉
学　校: 天津大学
专　业: 生物化工
关键词: 氧化葡萄糖酸杆菌甘油脱氢酶同源建模分子动力学分子对接
分类号: TQ920.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在利用氧化葡萄糖酸杆菌转化甘油生成二羟基丙酮的发酵过程中,我们发现甘油浓度的提高对于菌体生长及二羟基丙酮的生成有着明显的抑制作用为了提高氧化葡萄糖酸杆菌转化甘油的效率、增强菌株的底物耐受性,我们将目光转向研究甘油脱氢酶和底物甘油的作用机制上。由于目前氧化葡萄糖酸杆菌中的甘油脱氢酶三维结构未知,于是我们需要得到甘油脱氢酶的三维结构,以寻找甘油脱氢酶与甘油的作用位点。首先,本文采用同源建模方法,利用同源建模软件Modeller 9v6来构建甘油脱氢酶的三维结构。采用的蛋白质模板为1yiqA、1kb0A、1kv9A和1lrwA,同源性分别为38%,37%,39%和38%。其次,本文利用分子动力学软件Gromacs 4.0.5对同源建模所得模型sldha.d70 16.pdb进行了10ns的分子动力学模拟,并对所得模型em2.pdb进行了相应的几何和能量评价,评价结果表明模型质量一般,还有可优化的余地。最后,本文利用分子对接软件Autodock 4.2对甘油脱氢酶与甘油分子进行了分子对接试验,通过氢键分析找出了甘油脱氢酶与甘油的作用位点:ALA715和HIS719。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-23
  1.1 1,3-二羟基丙酮概述  8-9
    1.1.1 DHA的结构特点和理化性质  8
    1.1.2 DHA的作用  8-9
  1.2 DHA的生产  9-11
    1.2.1 电催化法  9-10
    1.2.2 化学法  10-11
    1.2.3 生物转化法  11
  1.3 氧化葡萄糖酸杆菌概述  11-12
  1.4 国内外DHA生物转化的研究进展  12-14
  1.5 甘油脱氢酶  14-16
    1.5.1 甘油脱氢酶概述  14
    1.5.2 目前已测的甘油脱氢酶的结构  14-16
  1.6 同源建模  16-18
    1.6.1 一般获得蛋白质三维结构的方法  16
    1.6.2 折叠识别法  16-17
    1.6.3 从头预测法  17
    1.6.4 同源建模法  17
    1.6.5 同源建模步骤  17
    1.6.6 序列比对  17-18
  1.7 分子动力学  18-19
    1.7.1 分子动力学概述  18
    1.7.2 分子动力学基本步骤  18-19
    1.7.3 蛋白质分子动力学模拟计算软件简介  19
  1.8 分子对接  19-21
    1.8.1 分子对接方法  20
    1.8.2 目前较流行的分子对接程序  20-21
  1.9 两款著名的商业化分子计算软件包  21-22
    1.9.1 Insight ΙΙ软件包  21-22
    1.9.2 Sybyl软件包  22
  1.10 本文的研究内容  22-23
第二章甘油脱氢酶的同源建模  23-33
  2.1 试验材料  23-27
    2.1.1 氧化葡萄糖酸杆菌的甘油脱氢酶序列  23-25
    2.1.2 蛋白质模板  25-27
  2.2 计算平台  27-28
    2.2.1 硬件平台  27
    2.2.2 软件平台  27-28
  2.3 建模过程  28-32
    2.3.1 目标蛋白sldha和模板蛋白的氨基酸序列比对  28-30
    2.3.2 模型构建  30-31
    2.3.3 模型环区优化  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章甘油脱氢酶蛋白模型的分子动力学研究  33-40
  3.1 试验材料  33
  3.2 计算平台  33
    3.2.1 硬件平台  33
    3.2.2 软件平台  33
  3.3 分子动力学模拟过程  33-37
    3.3.1 模拟程序命令  33-34
    3.3.2 模型PDB文件的前处理  34
    3.3.3 建立水盒子  34-35
    3.3.4 中和体系  35
    3.3.5 体系能量最小化  35
    3.3.6 位置限制性模拟  35
    3.3.7 无限制模拟  35-36
    3.3.8 计算平均构象  36
    3.3.9 能量最小化  36-37
  3.4 最终结构的评价  37-39
    3.4.1 PROCHECK评价  37-38
    3.4.2 ERRAT评价  38
    3.4.3 PROSA评价  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章甘油脱氢酶与配体甘油的分子对接研究  40-45
  4.1 试验材料  40
  4.2 计算平台  40
    4.2.1 硬件平台  40
    4.2.2 软件平台  40
  4.3 对接过程  40-41
    4.3.1 准备甘油分子的PDB文件  40
    4.3.2 利用Autodock进行对接  40-41
  4.4 结果分析  41-44
    4.4.1 最佳对接构象  41-42
    4.4.2 活性位点分析  42-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章结果与展望  45-46
  5.1 结果  45
  5.2 展望  45-46
参考文献  46-51
发表论文和参加科研情况说明  51-52
附录一、em.mdp文件  52-53
附录二、pr.mdp文件  53-54
附录三、md.mdp文件  54-55
附录四、最陡下降法和共轭梯度法参数文件  55-57
致谢  57

氧化葡萄糖酸杆菌甘油脱氢酶的分子模拟

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