肽β聚集的分子动力学模拟

高等学校化学学报 ›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (8): 1626.

肽β聚集的分子动力学模拟

吕明², 赵熹³, 申兴桂¹, 高雪峰¹

1. 吉林大学生命科学学院, 爱德蒙德·费舍尔信号传导实验室, 长春 130012;
2. 吉林大学酶工程教育部重点实验室, 3. 理论化学计算国家重点实验室, 长春 130023

收稿日期:2009-12-28 出版日期:2010-08-10 发布日期:2010-08-10
通讯作者: 高雪峰, 男, 博士, 副教授, 主要从事生物大分子体系的模拟研究. E-mail: gaoxf@jlu.edu.cn
基金资助:
中国博士后科学基金(批准号: 20070411004)资助.

Molecular Dynamics Simulation for the β-Sheet Aggregation of Peptides

LÜ Ming², ZHAO Xi³, SHEN Xing-Gui¹, GAO Xue-Feng^1*

1. Edmond H. Fischer Signal Transduction Laboratory, College of Life Sciences, Jilin University, Changchun 130012, China;
2. Key Lab for Molecular Enzymology and Engineering of Ministry of Education,
3. State Key Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry, Jilin University, Changchun 130023, China

Received:2009-12-28 Online:2010-08-10 Published:2010-08-10
Contact: GAO Xue-Feng. E-mail: gaoxf@jlu.edu.cn
Supported by:
中国博士后科学基金(批准号: 20070411004)资助.

摘要/Abstract

摘要： 选择一个可以形成淀粉样纤维的九肽作为研究对象, 分别在酸性和碱性的环境下, 运用分子动力学模拟的方法研究了这个九肽的β聚集结构, 并且研究了它们的热稳定性. 结果表明, 在碱性环境下, 九肽倾向于形成平行折叠结构, 而在酸性环境下, 九肽倾向于形成反平行折叠结构, 与实验结果一致. 此外, 无论是构成哪种折叠, 肽链都沿折叠的生长方向成左手螺旋状排布, 但是相邻的肽链间的扭转角度不同, 平行的扭转角小于反平行的扭转角, 由此可以推断, 平行的β折叠更容易形成β折叠片之间的堆积, 因此可以在一定程度上解释在碱性环境下的九肽淀粉样纤维的直径大于在酸性环境下淀粉样纤维的直径这一实验结果.

关键词: 淀粉样纤维, 分子动力学模拟, 反应场, 左手螺旋

Abstract: The aggregations and thermodynamics stability of a nine peptide forming amyloidal fibril were studied using molecular dynamics simulation methods under acidic and alkaline condition, respectively. The results show that the peptide can form parallel β-sheet under alkaline condition, whereas forms anti-parallel β-sheet under acidic condition, and thermodynamics stability of the anti-parallel β-sheet is more stable than that of parallel β-sheet. The above observations are consistent with the experimental results. In addition, in the two β-sheet forms, the peptide chain both extends along direction of the corresponding sheet and forms left-helix, but the angle between adjacent peptide chains are different: the angel in parallel β-sheet form is less than that in anti-parallel β-sheet form. Therefore, it is concluded that parallel β-sheet is form easily aggregation, comparing with the anti-parallel β-sheet. The conclusion can explain why the diameter of amyloidal fibril under alkaline condition is larger than that under acidic condition in experiment.

Key words: Amyloidal fibril, Molecular dynamics simulation, Reaction-field, Left-helix

TrendMD:

吕明, 赵熹, 申兴桂, 高雪峰. 肽β聚集的分子动力学模拟. 高等学校化学学报, 2010, 31(8): 1626.

Lü Ming, ZHAO Xi, SHEN Xing-Gui, GAO Xue-Feng*. Molecular Dynamics Simulation for the β-Sheet Aggregation of Peptides. Chem. J. Chinese Universities, 2010, 31(8): 1626.

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