疏水蛋白吸附碳纳米管的分子动力学模拟

doi:10.3969/j.issn.0251-0790.2012.09.024

高等学校化学学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (09): 2013.doi: 10.3969/j.issn.0251-0790.2012.09.024

疏水蛋白吸附碳纳米管的分子动力学模拟

刘英哲, 蔡文生, 邵学广

南开大学化学学院, 天津 300071

收稿日期:2012-03-01 出版日期:2012-09-10 发布日期:2012-08-14
通讯作者: 邵学广,男,博士,教授,博士生导师,主要从事化学信息学研究.E-mail:xshao@nankai.edu.cn E-mail:xshao@nankai.edu.cn
基金资助:
国家"九七三"计划项目(批准号: 2011CB935904)和国家自然科学基金(批准号: 20835002)资助.

Molecular Dynamics Simulation of Hydrophobin Proteins on the Surface of Single-walled Carbon Nanotubes

LIU Ying-Zhe, CAI Wen-Sheng, SHAO Xue-Guang

College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China

Received:2012-03-01 Online:2012-09-10 Published:2012-08-14

摘要/Abstract

摘要：

采用分子动力学方法模拟了水溶液中Ⅱ型疏水蛋白HFBI在单壁碳纳米管(SWNTs)表面的吸附过程, 考察了3种不同的HFBI初始取向, 并计算了结合自由能, 从累计240 ns的模拟轨迹中得到了不同的吸附结构. 结果表明, 当HFBI完全通过疏水面与SWNTs作用时, 其结合自由能最有利吸附, 且吸附最稳定. 另外, 由于HFBI含有4个二硫键, 因此吸附过程几乎不改变其二级结构.

关键词: 结构性质, 结合自由能, 取向, 吸附模式

Abstract:

Carbon nanotubes (CNTs) coated by hydrophobin proteins through noncovalent interactions were shown to be soluble and dispersed in water. However, the detail of the microscopic structure and underlying interaction mechanism is fragmentary. In the present work, atomistic molecular dynamics (MD) simulations have been conducted to elucidate the adsorption mechanism of hydrophobin HFBI on the surface of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) in an aqueous environment. Three initial orientations of HFBI towards SWNTs were taken into account, and the relative binding free energies were calculated. Different adsorption conformations were obtained from MD simulation trajectories with an aggregate time of 240 ns. The present results reveal that the adsorption mode, where the adsorption sites fully come from the hydrophobic patch of the protein, is the most energetically favored. Furthermore, the main secondary structures of protein are preserved in the entire course of adsorption due to four disulfide bonds.

Key words: Structural property, Binding free energy, Orientation, Adsorption mode

中图分类号:

O641

TrendMD:

刘英哲, 蔡文生, 邵学广. 疏水蛋白吸附碳纳米管的分子动力学模拟. 高等学校化学学报, 2012, 33(09): 2013.

LIU Ying-Zhe, CAI Wen-Sheng, SHAO Xue-Guang. Molecular Dynamics Simulation of Hydrophobin Proteins on the Surface of Single-walled Carbon Nanotubes. Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(09): 2013.

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