酶的结构,功能,稳定性及其计算和应用

大题目:酶的结构，功能，稳定性及其计算和应用：从原子，分子到网络

1.纤维素酶的结构，功能，稳定性：实验（吕红）

2.纤维素酶的结构，功能，稳定性：计算（黄强，吕红）

3. b ａｍｏｇｕｉｓｈ的蛋白folding和高聚合：计算（韦广红吴？）

4.单分子酶动力学及其在细胞网络中的建模：（葛？钱纮）

5.小GTPase的酶动力学测量：实验（王志新）

6.纤维素酶的X-光结构与ｍｕｔａｔｉｏｎ（徐？吕红）

7.ｌａｃｏｐｅｒｏｎ的计算与实验比较（吕红葛？）

8.T4 lysozyme结构与稳定性的建模（吴？）

9.cAMP ｘｘｘ酶的结构与功能（余绍宁复旦化学系）

10.酶的动力学和核磁氢交换方法：实验（余绍宁王文宁）

11.酶的动力学和核磁氢交换方法的建模：计算（韦广红钱纮）

1.纤维素酶的结构，功能和稳定性实验和计算

九十年代，美国？大学的分子生物研究所开展了一个为期十年的“T4 lysozyme”项目，这个工作是由美国科学院院士Brian mottens带领，有几个组（例如科学院院士john schellman）参加的。这个为期十年之久，有多于十数篇nature和science论文结果的大项目的中心思想是要为酶的结构与其热稳定性，以及突变的关系进行一个系统的研究，从而为更为广泛的蛋白，酶的结构与稳定性以及功能提供一个“理想模型”。

但是，这个为期十年余的工作，有一个很大的问题。那就是它没有把酶的活性作为一个重要的研究对象，因此，整个T4 lysozyme项目虽然位蛋白的folding打了一个很好的实验基础，它的结果没有能够更为有效的在酶的工程和应用中起大作用。更为重要的是，整个T4 lysozyme项目没有能够把那“浩如烟海”的实验数据（主要是突变子的蛋白三维结构以及蛋白的热稳定性）用一个计算生物学的方法进行提高和总结。所以，T4 lysozyme的大量经验至今（查文献！！！）没有能为更多的蛋白工程服务。

在我国国内，从七十年代起，邹承鲁先生就一再提出酶的稳定性与功能的关系。邹先生的这一倡导是有很深刻的生物意义的：他指明光是研究蛋白（或酶）的结构与folding的关系是不够对真正的生物科学有重大贡献的，正像美国科学家John Hophield鲜明的指出的：若是只对生物系统中的过程的物理性质进行研究，但是不对过程的“生物功能”进行讨论，那么这样的研究只不过是在“海边玩沙子”——生物学家没有兴趣的。

我们对纤维素酶的研究证实在以上的大背景中进展的。由于我们的工程目的是纤维素酶在高温下的高活性，功能和热稳定性是我们最为关注的问题。通过突变和结构，我们希望能够建立一套计算的方法来预测突变引起的酶的高温下的活性，从酶的理论上来讲，我们的工作将是继承和发展T4 lysozyme项目和邹承鲁先生的工作，使之得以发扬和光大。

最简单的模型：最简单的数学模型假设只要酶是folded，它的活性是个常数，不跟着温度而改变，但是因为温度对酶的fold和unfold有影响，而unfold的酶是没有活性的（活性为零），因此我们能有

活性（Ｔ）＝ｆｏｌｄｅｄ酶活性＊ｆｒａｃｔｉｏｎｆｏｌｄｅｄ＋０＊ｆｒａｃｔｉｏｎｆｏｌｄｅｄ

而其中ｕｎｆｏｌｄｅｄ／ｆｏｌｄｅｄ＝Ｋ（Ｔ）是ｆｏｌｄｉｎｇ－ｕｎｆｏｌｄｉｎｇ的平衡常数：ＲＴＬＮＫ（Ｔ）＝△Ｇ

在以上的模型中我们假设了ｆｏｌｄｅｄ酶的活性是与温度无关的。这个假设是不够准确的，为了更好的深化我们的模型，我们有兴趣研究ｆｏｌｄｅｄ酶的活性是怎么样跟着温度

而变得。我们发现在纤维素酶中，他的ｈｕｏｘｉｎｇ与其ａｃｔｉｖｅｓｉｔｅ的ｐｒｏｔｏｎａｔｉｏｎ和ｐＫａ有着紧密的关系。

［请读一些ｈｕａｎ－ｘｉａｎｇｚｈｏｕ，（ｆｌｏｒｉｄａ）的文章！！！］

ａｃｔｉｖｅｓｉｔｅ的ｐＫａ是一个可以用分子动力学计算得到的量，因此，若我们能够建立一个ｐＫａ与活性（ｉ．Ｅ．在米氏方程的水平ｋｃａｔ／ｋｍ），那么我们就可以对纤维素酶的活性进行计算和预测了。

Ｃ．Ｃ．Ｔｓｏｎ（１９９３）ｓｃｉｅｎｃｅ，２６２，３８０－３８１。