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氢键对涉及核糖核苷酸碱基和精氨酸,谷氨酸或谷氨酰胺残基的结构模式和稳定性的量子力学计算。
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-02-12 , DOI: 10.1021/acsomega.9b04083
Deepika Kagra 1 , Preethi Seelam Prabhakar 2 , Karan Deep Sharma 1 , Purshotam Sharma 1
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核糖核苷酸:蛋白质相互作用在许多生物学过程中起着至关重要的作用。与范德华接触普遍存在的RNA:蛋白质界面不同,蛋白质对单个核糖核苷酸(如ATP)的识别主要通过氢键相互作用进行。作为了解氢键在核糖核苷酸:蛋白质识别中的作用的第一步,本研究采用密度泛函理论对涉及核碱基/核苷的18个独特氢键对的结构和能量特征进行了详细的量子力学分析。四个典型核糖核苷酸的组成部分和蛋白质的三个极性氨基酸残基(精氨酸,谷氨酰胺和谷氨酸)的侧链。此外,我们建立了五对新的模型,这些晶体迄今为止在结晶学上鉴定的核糖核苷酸:蛋白质复合物中还没有观察到,但将来可能在结晶的复合物中被鉴定出来。我们批判性地检查了每一对核糖核苷酸的特征:蛋白质晶体结构的出现和(气相和水相)优化的固有结构。我们进一步评估了每对的相互作用能,并使用了许多基于量子力学的关系,包括自然键轨道分析,分子分析中的量子理论原子,Iogansen关系,Nikolaienko-Bulavin-Hovorun关系和非共价相互作用,对相关的氢键进行了表征。降低密度梯度分析。我们的分析揭示了晶体对中氢键的丰富变异以及每对氢键的固有结构,包括常规的O / NH···N / O和CH···O氢键以及供体/受体分叉的氢键。此外,我们确定了核碱基和氨基酸部分的五种组合。每个具有至少两个通过相同核碱基边缘相互作用的交替(即多峰)结构。实际上,一对这样的对具有四个多峰结构。其中一个具有非常规的“氨基受体”氢键,其强度与相应的常规(即氨基:供体)结构(-9.2 kcal mol-1)相当(-9.4 kcal mol-1)。这表明了RNA中氨基受体氢键的重要性:蛋白质相互作用,并建议在将来在分子识别的背景下研究动力学时必须考虑这种相互作用。总的来说,我们的研究为核糖核苷酸:氨基酸相互作用的内在特征提供了初步的见识,这可能有助于对RNA:蛋白质识别的分子基础有更清晰的了解,并进一步了解这种接触在生物学中的作用。



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更新日期:2020-02-25
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