蛋白質多肽分子體系動態結構及超快振動光譜參數研究

《蛋白質多肽分子體系動態結構及超快振動光譜參數研究》是依託福建師範大學，由蔡開聰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白質多肽分子體系動態結構及超快振動光譜參數研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔡開聰
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

蛋白質是生理功能的執行者，對蛋白質結構和功能的研究有助於闡明生命現象的變化機制。本項目旨在發展蛋白質多肽分子體系結構檢測的方法，結合量子化學計算和分子動力學模擬手段，實現分子動態結構及超快振動光譜參數的快速預測。以多肽小分子為研究對象，探索氣相中分子結構的布居特性，了解對分子結構敏感的振動探針的光譜表象，將光譜信息與分子結構有機地聯繫起來。建立多肽－溶劑聚集體模型，開展全原子分子動力學模擬，跟蹤溶液相中分子體系的動態結構及微環境的波動，表征不同溶劑環境下，溶質－溶劑間可能存在的非鍵相互作用強弱及其競爭關係。嘗試構建基於量化/經典力學的靜電頻率轉換模型，將溶劑靜電作用投影於分子特徵基團之中，預測溶液相分子體系中關鍵基團的瞬態振動光譜參數及其變化軌跡，藉助光譜手段揭示分子結構動力學行為，提出蛋白質二級結構預測的合理途徑，為在化學鍵水平上研究蛋白質發揮作用的機制提供科學依據。

結題摘要

本項目致力於發展蛋白質多肽分子體系結構檢測的方法，對多肽模型分子開展量子化學計算，探索其結構布居特性以及體系勢能變化，確定分子體系傾向於形成的穩定構型。同時引入對分子結構敏感的振動探針(如醯胺振動吸收帶)，藉助其光譜表象，構建了振動光譜參數與分子結構之間的聯繫。建立多肽－溶劑聚集體模型，開展全原子分子動力學模擬，跟蹤溶液相中分子體系的動態結構及微環境的波動，表征不同溶劑環境下，溶質－溶劑間可能存在的非鍵相互作用強弱及其競爭關係。構建基於分子力學力場的靜電頻率轉換模型，將溶劑的作用以靜電勢場的形式投影到多肽分子骨架上，觀測作為結構探針的醯胺-I帶的振動頻率及光譜線型等參數的變化，實現不同極性溶劑中分子光譜的快速預測和結構解析，揭示分子結構動力學行為。研究結果對於理解溶液相中蛋白質空間構型、摺疊機制以及蛋白質功能具有重要的理論價值，而且對於揭示蛋白質結構的改變對生物體的影響乃至預防疾病的產生有著重要的指導作用。