碳纳米管固定Lip2脂肪酶的分子动力学研究
Lip2脂肪酶具有较好的对映体选择性，实验中将Lip2脂肪酶固定在疏水的碳纳米管表面形成了固定化酶，并用固定酶与游离酶分别在有机溶剂正庚烷中作为催化剂对(r，s)-1-苯基乙醇进行手性拆分，结果发现固定化酶的催化效率远远高于游离脂肪酶的催化效率，为了研究固定化脂肪酶催化效率提高的原因，本文主要进行了以下研究:
(1)根据实验条件，对Lip2脂肪酶进行了补全残基、质子化状态确定等预处理。通过共价键连接脂肪酶表面赖氨酸(LYS)残基侧链的氮原子与碳纳米管的碳原子构建了固定酶—case1的初始构象;根据疏水残基在Lip2脂肪酶表面的分布建立了六个用于研究脂肪酶在碳纳米管表面吸附体系的初始构象，并通过分子动力学模拟确定了Lip2脂肪酶与碳纳米管相互作用最强的吸附体系—case2。
(2)对游离酶体系、固定酶case1和case2体系在有机溶剂正庚烷中进行了全原子分子动力学模拟，结果发现两个固定酶体系中覆盖其活性位点的“盖子”比游离酶的“盖子”打开的程度要大。“盖子”的打开程度能够影响底物到达脂肪酶活性中心的速度，因此固定化酶盖子的打开可能是其催化效率提高的主要原因。对于固定酶体系中盖子打开的原因本文从与碳纳米管作用的残基、相关性分析、残基间的最小距离分析以及盐桥氢键等几个方面进行探究，通过分析发现在固定酶体系中，与碳纳米管相互作用的残基是离脂肪酶盖子较远的残基，这些疏水及亲水残基与碳纳米管之间的相互作用可通过一段α螺旋(case1)和β折叠(case2)传递到盖子部分，从而引起盖子的运动，盖子逐渐打开，在传递过程中盐桥和氢键起到了重要作用。
(3)对固定酶case1、case2体系及游离酶体系中加入底物分子(r)-1-苯乙醇进行分子动力学模拟，结果发现加入底物分子后，固定酶体系中盖子基本是处于打开较大的状态，游离酶中的盖子打开程度依然相对小一些，加入底物后，活性位点处对催化过程起电荷传递作用的氢键形成情况较好。
Lip2脂肪酶;碳纳米管;固定化酶;分子动力学模拟
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
纪培军
2012
中文
TB383;Q814.2
85
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）