基于分子动力学模拟研究温度对乳酸脱氢酶活性的影响

摘要：

乳酸脱氢酶是糖无氧酵解及糖异生的重要酶系之一,它能够催化丙酮酸形成乳酸,在食品发酵工业中具有很高的应用价值,但该酶易受高温影响,导致乳酸制品产量下降.为了研究不同温度对乳酸脱氢酶的构象及活性的影响,采用分子动力学模拟的方法,针对4种不同温度条件下(37、55、70和85℃)的乳酸脱氢酶分别进行了80 ns的计算模拟,分析了构象变化及酶活性中心的差异.研究发现,在37和55℃条件下,乳酸脱氢酶比较稳定;当温度升高至70和85℃,乳酸脱氢酶的均方根误差、均方根波动、回旋半径值和溶剂可及表面积显著增加,而85℃ 时的蛋白二级结构已发生较大改变,这表明高温会导致蛋白质构象不稳定.对比37和85℃条件下该酶的底物丙酮酸的结合能力,发现高温会导致丙酮酸的结合位点残基之间的距离增大,进而破坏底物分子结合的微环境.因此,乳酸脱氢酶在温度超过70℃时发生变性,并随着温度的升高变性程度增加,进而导致酶活性丧失,不利于其在食品发酵等方面的应用.本研究在原子水平上分析了4种不同温度对乳酸脱氢酶的影响,揭示了其酶活性及构象变化的关键信息,为乳酸制品在发酵过程中选择合适温度提供了理论支撑.

关键词：乳酸脱氢酶;分子动力学模拟;温度;稳定性;酶活性

所属期刊栏目：43

分类号：Q518.4(蛋白质)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;广东省基础与应用基础研究基金项目;广东省医学科学技术研究基金项目;广东医科大学博士学位人员科研启动基金;广东医科大学科研基金自然科学类面上培育项目;广东医科大学学科建设项目

在线出版日期：2022-01-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：134-140