Y-S-R基序与卟啉辅基之间的氢键网络在sGC-HNOX结构域中的作用

ｌｎ ｍ的长方 体 水溶 剂盒 子 中 ，体 系 中引入离 子 强度 为 ５ ｍ ｌＬ的 Ｎ 和 ｃ 一 ０ｍ ｏ ／ ａ ｌ 中和体 系 单位 体 积 内的
收稿 １ ： ０９ － ． ３期 ２ ０ ￣８２ ７
基金项 目：国家 自然科学基金 （ 批准号 ： ０ ７ ４４， ０ ７４ ８ 和吉林大学研究生“ ８ ３５００ ３６０５ ） ９ ５工程 ” 创新计划项 目资助 联系人简介 ： 李正强 ，男 ，博士 ， 教授 ，博士生导师 ，主要从事酶的结 构与功能研究 ．Ｅ ｍａ ：ｚ＠ｊ ．ｄ ．ｌ － ｉ ｌ ｌ ｑ ｌ ｅｕ ｅｌ ｕ
张跃斌 Байду номын сангаас 程瑛琨 ，吕 明，张华利 ， 李正强
（ 林 大学 分 子 酶 学 工 程 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 春 １０ ２ ） 吉 长 ３ ０ １
摘要
利用分子动力学方法研究 了 ｓ Ｃ Ｈ Ｏ Ｇ — Ｎ Ｘ结构域 中 Ｙ ＳＲ基序与卟啉丙 酸基 团形成的氢键 网络在 ｓ Ｃ —— Ｇ —
Ｈ Ｏ Ｎ Ｘ结构域 中的作用 ．Ｒ Ｄ分 析结果表 明 ， 氢键 网络 的存 在可 以有 效地稳 定 ｓ Ｃ Ｈ Ｏ ＭＳ 该 Ｇ — Ｎ Ｘ结 构域 的构
象， 并且这种稳定作 用不影响 ｓ Ｃ Ｈ Ｏ Ｇ — Ｎ Ｘ结构域 的二级结构 、 体积 以及溶剂可及表 面积．分子动力学轨迹 的
主成 分分析及卟啉平面构象 分析结果表 明，Ｙ ｓＲ基 序 与卟啉丙 酸基 团形成 的氢 键 网络在 ｓ ＣＨＮ Ｘ结构 —— Ｇ — Ｏ 域中的主要作用是使 ４Ｅ基序稳定地结合 于 ７Ｈ基序 ，从而使 ｓ Ｃ Ｈ Ｏ 一 － Ｇ — Ｎ Ｘ结 构域 成为 一个空 间联 系紧密 的
结合 Ｎ ， Ｏ 还可 以结合 Ｏ 和 Ｃ ． ０４年 ， ａ ｅａ Ｏ ２０ Ｍ ｒ ｔ 等 重新定义这个结构域家族为 Ｈ Ｏ （ ｅ ｅ ｉ ｃ ｉｔ Ｎ Ｘ Ｈｍ ｔ ｎｒ ｉ ｏ ｉｅａ ｄ ｏ ｘ ｇｎｂｎ ｉｇｄ ｍ ｉ） 其 中 Ｙ ＳＲ基 序是 绝对 保守 的．ｓ Ｃ的突变 研究 表 明 Ｙ ＳＲ基 序 ｘ ｎ ／ ｒ ｙｅ ｉｄｎ ｏ ａ ， ｄ ｏ ｎ ．． Ｇ —— 在 ｓＣ中直接 与 卟啉 辅基 结合 的稳 定性 相 关 ．．近 期 Ｈ Ｏ Ｇ ８ Ｊ Ｎ Ｘ结构 域家 族 的 ２个 成 员 的 晶体数 据 进 一
化结 构 ， 用 Ｃ 采 Ｏ作 为 卟啉辅 基 的远端 配 体 ，Ｈｓ０ ｉ ５作 为 卟啉 近 端 的 配体 ．体 系 在 中性 条 件 下 进行 模 １
拟 ， 氨 酸 的 Ｎ 原 子通 过 Ｖ 组 ６ ＭＤ 软 件 的插 件 Ｐｆｅ ｓ ｎ进 行 质 子 化 ．蛋 白质 溶 解 在 其 表 面 向 外 拓 展 ｇ
步 证 明 Ｙ ＳＲ基序 直 接参 与 卟啉辅 基 与 ｓ Ｃ的结合 ，它们 的相 互作 用方 式 为 Ｙ ＳＲ基序 直 接与 卟啉 丙 —— Ｇ ——
酸 基 团形成 氢键 网络 。 ． 。 ．
尽 管确 定 了 ＹｓＲ基 序在 ｓ ＣＨＮ Ｘ家 族 中是 通 过 与 卟 啉 辅基 的丙 酸基 团形 成 氢 键 网络 稳 定 卟 ．— Ｇ — Ｏ 啉 的结 合 ｍ ， 而 Ｙ ｓＲ基 序 与卟 啉辅基 之 间 的氢键 网络 对 ｓ ＣＨ Ｏ 然 Ｊ ．． Ｇ —Ｎ Ｘ结 构域 构象 的具 体影 响仍 然 未 知 ．我 们 曾以 Ｎ — Ｎ Ｘ（ Ｎ Ｘ ｄｍａ ｏ ｏｔ ． 结 构域 的 晶体 结 构 为模 板 构 建 了 ｓ ＣＨ Ｏ ｓＨ Ｏ Ｈ Ｏ ｏ ｉ ｆ ｍ Ｎ ｓ ｃｓ ） ｎｒ ｏ ｐ Ｇ ．Ｎ Ｘ 结 构域 的 同源模 型 Ｊ 文基 于该 同源模 型 ， 过分 子动 力学 模 拟 的方 法对 Ｙ ＳＲ基 序 与 卟 啉辅 基 之 ．本 通 ——
间 的氢 键 网络在 ｓ Ｃ ＨＮ Ｘ结 构域 中的作 用进 行 了深入 的研 究 ． Ｇ— Ｏ
１ 理 论 研 究 方 法
１ １ 分 子 动力 学模 拟方 法 ． 分 子动 力学 的初 始构 象选 用 我们前 期 工作 … 中构 建 的 ｓ ＣＨＮ Ｘ结 构 域 同源模 型 的分 子 力 学优 Ｇ — Ｏ
Ｖｏ ． １ ３１
２１ ０ ０年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｃ ＨＥＭＩ ＣＡＬＪ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｔ Ｅ ＩＩＳ
Ｎｏ ５ ．
１ ３ ～１ ４ ０９ ０ ４
Ｙ． ． 基 序 与 卟 啉 辅 基 之 间 的 氢 键 网络 ＳＲ 在 ｓ ＨＮ ＧＣ－ ＯＸ 结 构 域 中 的 作 用
整体 ．
关键词 ｓ Ｃ Ｈ Ｏ Ｇ — Ｎ Ｘ结构域 ； —— Ｙ ＳＲ基序 ； 子动力学 ；主成分 分析 ； 分 最小 二乘法
中图分类号 ０ ４ ６１ 文献标识码 Ａ 文章编号 ０ ５ — ９ （０ ０ ０ —０ ９０ ２ １０ ０ ２ １ ）５ １３ －６ ７
可溶性 鸟苷酸 环化 酶 （ ｏ ｂｅＧ ａｙ ｔ Ｃ ｃ ｓ， Ｇ 是体 内非 常重要 的含 卟啉酶 ，该酶 可 以催 化 Ｓｌ ｌ ｕｎｌｅ ｙｌ ｅ ｓ Ｃ） ｕ ａ ａ 三磷 酸鸟苷 （ Ｔ ） 成体 内的第 二信 使 分 子 环 鸟 苷一 磷 酸 （Ｇ ） Ｇ ＧＰ合 ｃ ＭＰ ．ｓＣ活 性 的调 节 直 接 影 响到 细 胞
生 长 和凋亡 、心脑 血 管舒 张 、神 经元 可塑 性 和学 习记忆 等 重要 的生 理过 程 ．
１８ ９４年 ，ｇａｒ 等 发 现 卟啉丙 酸基 团对 于 ｓ Ｃ中 卟啉 辅 基 与 ｓ Ｃ的 结 合 尤 为重 要 ， 们 提 出 Ｉｎｒ ｏ Ｇ Ｇ 他 假 设 ： 酸基 团在 中性 ｐ 丙 Ｈ值 时 可 以通 过 电负性 末 端与 ｓＣ的 电正性 氨 基 酸 形成 盐 桥从 而稳 定 卟啉 的 Ｇ 结 合 ．２０ ０３年 ，ｙｒ Ｉｅ 等 发现 了动 物 与细菌 中同源 于 ｓＣ卟 啉结 构域 的序列 ，由于 这 些蛋 白不但 可 以 Ｇ