《有序水分子網路調節酶蛋白功能和活性機制的理論研究》是依託北京師範大學，由譚宏偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有序水分子網路調節酶蛋白功能和活性機制的理論研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：譚宏偉
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
一些酶蛋白的活性口袋中存在著有序水分子網路，它們對酶的功能和活性起著重要的調節作用。酶活性中心的水分子網路的結構比液態水有序度更高，但是其中的水分子數量和網路的結構又容易受到外界的影響發生變化。當有序水分子網路的變化與藥物結合酶蛋白的過程或酶催化化學反應過程耦合在一起時，將從焓和熵兩方面以複雜的方式影響到這些過程的能量變化，進而對酶的功能和活性產生影響。在生理條件下，由於有序水分子網路處於動態變化中，實驗手段對它們進行研究受到了一定的限制。本項目在申請人前期研究的基礎上，採用從頭算分子動力學方法，針對生物化學變化過程中有序水分子網路的變化，選擇合適的集合變數進行高效採樣，探究有序水分子網路在酶蛋白與藥物結合和酶催化過程中的結構和能量變化，藉此更深入地理解有序水分子網路對酶功能調節和影響的機制，並為新型藥物設計提供有價值的理論參考。
結題摘要
有序水分子網路對酶的功能和活性起著重要的調節作用。當有序水分子網路的變化與藥物結合酶蛋白的過程或酶催化化學反應過程耦合在一起時，將對酶的功能和活性產生影響。本項目採用量子化學方法和從頭算分子動力學方法，探究有序水分子網路在酶蛋白與藥物結合和酶催化過程中的結構和能量變化，為新型藥物設計提供有價值的理論參考。在研期間，我們分別研究了水網路對血紅素降解酶催化機制的影響，發現了兩種血紅素降解酶PigA與PhuS之間的合作機制；探討了水分子參與核糖體合成肽鍵的新機制，提出了一種通過水分子的遠程質子傳遞機制；研究了Acek作為一種多功能酶的ATP水解酶催化機制，確認了其高ATP水解活性的來源與多功能之間的關聯；提出了一種新型含鐵烯烴氧化催化劑的催化機理，並探究了一系列水氧化催化劑的催化機制。同時還有進一步的工作仍在進行中。
