RNA分子动力学模拟中不同AMBER分子力场与溶剂模型匹配的研究_龚洲

P5-17 Crystal Structure of the C-terminal Domain of Human Translation Initiation Factor eIF2Bε Subunit

Jia Wei1,2, Hang Xu1, Cheng Zhang1, Mingzhu Wang1, Feng Gao1, Weimin Gong1,2

1 Institute of Biophysics, CAS, 15 Datun-Road, Chaoyang District, Beijing, 100101 (wgong@)

2 School of Life Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, 230026

Eukaryotic translation initiation factor eIF2B, the guanine nucleotide exchange factor (GEF) for eIF2, catalyzes conversion of eIF2·GDP to eIF2·GTP. Since translation initiation can only be performed with eIF2·GTP, malfunction of eIF2B can cause severe problem in protein biosynthesis. Many mutations of eIF2B are associated with a neurodegenerative disease named vanishing white matter (VWM) disease or childhood ataxia with central nervous system hypomyelination (CACH). eIF2B is composed of five subunits, α, β, γ, δ and ε, within which the ε subunit is responsible for catalyzing the guanine exchange reaction. In this study, crystal structure of the C-terminal domain of human eIF2Bε (eIF2Bε-CTD), was determined at 2.0 Å resolution. The structure resembles a HEAT repeat motif, which is similar in overall folding compared to HEAT motifs in other eIF’s. Three charge-rich areas on the surface of human eIF2Bε-CTD were identified. One area involves in highly conserved AA boxes while the other two are only partially conserved, when compared to yeast eIF2Bε-CTD. Based on the structure of human eIF2Bε-CTD, mutations leading to loss of catalytic activity and human VWM/CACH disease were examined, most of which destabilized the HEAT repeat structure. Keywords: eIF2Bε Subunit, crystal structure, HEAT repeat, AA box

P5-18 RNA分子动力学模拟中不同AMBER分子力场与溶剂模型匹配的研究

龚洲，赵蕴杰，肖奕

华中科技大学物理学院生物分子物理与模拟组湖北武汉 430074 (zgong.hust@)

自1984年，分子动力学模拟方法首次应用于研究酵母丙氨酸转运RNA的动力学特征以来。分子动力学方法在研究RNA分子的折叠机制，动力学特性，热稳定性等方面发挥起越来越重要的作用。分子动力学模拟方法能够从分子，原子的层次详细的了解RNA的相关结构以及动力学特征，在RNA分子的研究中，已经逐渐成为一种不可或缺的重要研究方法。

在分子动力学模拟方法中，分子力场参数以及溶剂模型的选择是十分重要的：在众多的分子力场中，AMBER分子力场在RNA的分子动力学模拟中有着极其广泛的应用。从开始的AMBER ff84力场到目前最新的AMBER ff03力场，AMBER分子力场经过了近30年的不断完善和改进，其对生物分子的结构以及动力学特征的描述也日益精确合

理。在溶剂模型方面，各种溶剂模型的参数也经历了多年不断的改进和完善，目前在RNA的分子动力学模拟中常用的有隐含水GB模型，显含水TIP3P模型等。由于分子力场与溶剂模型的发展大多是相互独立的，最新的力场参数与最新的溶剂模型参数的搭配组合对RNA的分子动力学模拟，不一定就能够得到最合理的结果？例如，M.Scott Shell等人对不同的分子力场与溶剂模型的匹配对蛋白质稳定性的影响做了测试，他们发现AMBER ff96力场与Onufriev等人提出的隐含水模型参数的组合对短肽的分子动力学模拟是最合适的。因此，在RNA的分子动力学模拟过程中，对不同的力场参数与溶剂模型的匹配组合的研究是十分重要的。

本文采用常规分子动力学模拟以及副本交换分子动力学模拟（REMD）两种方法，针对四种AMBER力场参数与三种隐含水模型，一种显含水模型的匹配组合，选取两种具有代表性的小分子RNA作为研究对象，对其天然结构在不同组合条件下的稳定性进行对比研究。我们发现，在隐含水环境下，AMBER ff98力场与Tsui-Case的隐含水模型参数的匹配组合能够获得最好的稳定结果；而在显含水环境下，AMBER ff98力场下得到的结果也是最好的。而且，我们的结果显示，在显含水条件下RNA分子的稳定性要明显比隐含水条件下更高。希望我们的结论能够对未来的RNA分子动力学模拟研究提供参考和帮助。

关键词：RNA；分子动力学；AMBER力场；溶剂模型

致谢：本工作受国家自然科学基金资助（编号30525037）

P5-19 人源CRHSP-24的晶体学研究

侯海1, 张文池1, 李雪梅1，饶子和1 2 3

1中国科学院生物物理研究所，北京100101朝阳区大屯路15号(houhai811206@)

2 清华大学，北京海淀区100084 (raozh@)

3 南开大学，天津市卫津路94号 (raozh@)

哺乳动物CRHSP-24（calcium-regulated heat-stable protein of 24 kDa）是一类功能研究较少的蛋白，在序列上包含了一段约70个氨基酸的高度保守的CSD（cold shock domain）结构域，这个结构域最初是根据原核细胞中的冷激蛋白（CSP，cold shock protein）所命名的，后者是一种mRNA伴侣，能结合核酸并在环境温度骤降时帮助细胞维持正常的转录与翻译活性。我们用单波长反常散射（SAD）解析了人源CRHSP-24的晶体结构，发现它主要是由一个α螺旋和五个反平行的β折叠组成的β筒所构成。除此之外，在结构上CRHSP-24的一个不对称单位中有四个分子，它是由两个分子先构成一个二聚体，进一步形成一个四聚体，而这种同源四聚体之间（不对称单位与不对称单位之间）可以在氧化环境下通过分子间二硫键使得CRHSP-24形成高聚。