半胱氨酸二肽与三肽分子在ABEEMσπ/MM力场中稳定构象的研究

摘要

天然氨基酸在生物体内有着重要的生理作用，生物中的天然氨基酸往往以某些特定的稳定结构存在于自然条件下，因此探究天然氨基酸多肽分子的构象是具有非常重要意义的。本文应用浮动电荷极化力场ABEEMσπ/MM，以天然氨基酸中半胱氨酸二肽、三肽模型分子为例对其稳定构象进行探究。首先运用B3LYP/6-311++G(d,p)高水平从头算对势能面扫描,得到二维、三维扫描图像，从而得到所有能量极小值点的结构。通过进一步的优化和频率计算，可以获得半胱氨酸二肽共十六类稳定构象。浮动电荷力场ABEEMσπ/MM同样可以获得半胱氨酸二肽全部的十六类稳定构象。而三种固定电荷力场OPLS/AA、AMBER99sb与CHARMM27分别只优化出十二类、十二类和八类半胱氨酸二肽的稳定构象，并且半胱氨酸二肽的骨架二面角(φ，ψ)在各个力场中的平均绝对偏差（MAD）为7.7°、32.7°、21.5°和24.2°。
　　本文以半胱氨酸二肽、三肽为例调节了此模型分子中支链二面角参数V1、V2与V3， V1、V2与V3对于骨架二面角(φ，ψ)的影响依次递减，经过反复调节，以从头算的计算结果为作为参照进行对比，再把调节后的参数应用到半胱氨酸三肽的计算中。文中所得的二十七类半胱氨酸三肽稳定构象，是由半胱氨酸二肽的十六组稳定构象通过排列组合并逐一优化的方法得到的。ABEEMσπ/MM力场可以像B3LYP/6-311++G(d,p)一样，获得全部二十七类半胱氨酸三肽的稳定构象,而OPLS/AA、AMBER99sb、CHARMM27方法分别只能获得十二类、十六类、十类稳定构象，最后统计半胱氨酸三肽分子的骨架二面角(φ1，ψ1)(φ2，ψ2)，平均绝对偏差分别是4.8°、14.2°、21.1°和18.7°。
　　由此证明，ABEEMσπ/MM方法能够在保证精度的同时，更加快速地获得半胱氨酸二肽、三肽的稳定构象，从而为探究生物大分子中天然氨基酸的稳定构象奠定了基础。

目录

引言

1 基本理论

1.1 构象

1.2 氨基酸多肽简介

1.3 分子力场方法(MM)

1.4 密度泛函理论

1.5 ABEEMσπ方法

1.6 ABEEMσπ/MM方法

2 以半胱氨酸二肽为例用从头算方法和ABEEMσπ/MM，OPLS/AA， CHARMM27，AMBER99不同力场方法探究其稳定构象

2.1 从头算方法

2.1.1 通过扫描寻找半胱氨酸二肽的稳定构象并用从头算方法进行结构的优化

2.1.2 命名半胱氨酸二肽分子稳定构象的方法

2.2 应用ABEEMσπ/MM，OPLS/AA，CHARMM27和AMBER99力场方法优化得到的半胱氨酸二肽分子稳定构象

2.2.1 在ABEEMσπ/MM力场中对半胱氨酸二肽分子的侧链二面角进行参数调节

2.2.2 半胱氨酸二肽分子在不同力场中稳定构象的比较

3 以半胱氨酸三肽为例用从头算方法和ABEEMσπ/MM，OPLS/AA， CHARMM27和AMBER99不同力场方法计算构象的比较

3.1 由半胱氨酸二肽分子的稳定构象组合后优化获得半胱氨酸三肽分子三肽上的构象

3.2 半胱氨酸三肽分子在ABEEMσπ/MM，OPLS/AA，CHARMM27和AMBER99sb力场方法与从头算MP2/6-311++G(d,p)方法计算分子稳定构象的比较

3.3 应用从头算方法与ABEEMσπ/MM方法计算半胱氨酸二肽、三肽分子构象的时间比较

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢