【摘 要】
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有机磷酯类化合物的广泛使用使得有机磷残留通过食物链在生物体内富集,使人类健康受到极大威胁。寻找一种低成本的去除有机磷残留物的方法迫在眉睫。嗜热磷酸三酯酶样内酯酶(Phosphotriesterase-Like Lactonases,PLLs)是一类天然内酯酶,具有低磷酸三酯酶活性,同时能够水解对氧磷以及包含酰基高丝氨酸内酯在内的各种内酯。因此,可以作为有机磷酯类化合物农药残留的目标蛋白。为探究PL
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有机磷酯类化合物的广泛使用使得有机磷残留通过食物链在生物体内富集,使人类健康受到极大威胁。寻找一种低成本的去除有机磷残留物的方法迫在眉睫。嗜热磷酸三酯酶样内酯酶（Phosphotriesterase-Like Lactonases,PLLs）是一类天然内酯酶,具有低磷酸三酯酶活性,同时能够水解对氧磷以及包含酰基高丝氨酸内酯在内的各种内酯。因此,可以作为有机磷酯类化合物农药残留的目标蛋白。为探究PLLs这一家族酶与不同底物之间的相互作用,在本工作中以Vmo Lac（PLLs-A家族）为代表,基于PLLs的催化水解机理对其进行了分子对接和常规分子动力学模拟。从蛋白质构象变化和理论催化机制的角度,探究了VmoLac非特异性底物的催化活性,并深入了解了VmoLac具有高热稳定性的原因,为实验结果提供理论支持。主要结果如下:分子对接结果显示四种底物都结合在VmoLac的活性中心,底物3-oxo-C10-AHL和γ-nonalactone与VmoLac的结合稳定,VmoLac催化水解3-oxo-C10-AHL和γ-nonalactone的能力更强。同时,通过不同温度下的模拟对比可知VmoLac是一种嗜热酶,在高温下表现优异。量子化学研究显示底物3-oxo-C10-AHL与3-oxo-C6-AHL相较Egap值更小,γ-nonalactone和ethyl-paraoxon底物相较Egap值更小,这说明3-oxo-C10-AHL和γ-nonalactone参与的反应在一定程度上是更容易发生的。分子动力学模拟结果显示:在VmoLac的活性位点附近的Loop结构域能够很好地促进内酯（底物3-oxo-C10-AHL和底物γ-nonalactone）的长链结合于VmoLac的疏水通道上,更可以轻而易举地结合在VmoLac的活性口袋处,这也促进了VmoLac对3-oxo-C10-AHL和γ-nonalactone的水解。协方差和PCA分析结果显示,3-oxo-C10-AHL和γ-nonalactone中的Loop8结构域处表现出显著的正相关运动,蛋白结构最为紧凑,结合效果好。本工作内容为研究VmoLac的四种非特异性底物与Vmo Lac的相互作用提供了新的思路,也为快速高效地解决有机磷农药残留问题提供了新的解决办法,并且为信号分子调控群体感应所产生的毒性基因表达提供了一定的理论支持。选用的分子动力学模拟的计算方法能够很好地分析和解释蛋白质与配体相互作用的相关问题,有着重要的理论意义和现实意义。期待在以后的工作中,寻找具有代表性的蛋白质与配体相互作用的体系,研究蛋白质与配体的相互作用机制。
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