以亮氨酸、异亮氨酸三肽分子为例探究三肽分子的稳定构象

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生物多肽分子在生物体中具有重要的生理作用,在室温下,分子往往以其稳定构象的形式存在。所以探究生物多肽分子的稳定构象具有很高的应用价值。  本文应用ABEEMσπ/MM方法,以亮氨酸二肽、三肽,异亮氨酸二肽、三肽为研究对象,探究其稳定构象,并对总能量做了对应的计算。本文是以亮氨酸、异亮氨酸二肽稳定构象为模型分子,调节了模型分子中的侧链二面角参数V1,V2,V3及原子的价态能量参数Ei*,并把调好的参数值转移至三肽分子上,以保证参数的一致性。本文选用B3LYP/6-311++g(d,p)方法进行势能面的扫描,与结构优化,并以其计算结果为标准,应用ABEEMσπ/MM方法计算了骨架二面角平均绝对偏差;以从头算MP2/6-311++g(d,p)方法计算分子总能量为标准,应用ABEEMσπ/MM方法计算了稳定构象总能量的平均绝对偏差。结果证明,利用ABEEMσπ/MM方法能够像从头算方法一样获得亮氨酸二肽、异亮氨酸二肽的七类稳定构象,亮氨酸三肽的二十二类稳定构象、异亮氨酸的三十六类稳定构象。算得亮氨酸二肽、三肽的骨架二面角的平均绝对偏差分别是3.2°、3.8°,异亮氨酸二肽、三肽的骨架二面角的平均绝对偏差分别为11.4°、6.1°;算得亮氨酸二肽、三肽稳定构象总能量的平均绝对偏差分别为5.30 kcal·mol-1、5.79 kcal·mol-1,异亮氨酸二肽、三肽稳定构象总能量的平均绝对偏差分别为6.28kcal·mol-1、8.35 kcal·mol-1。与此同时,本文也在OPLS/AA、AMBER99sb和CHARMM27力场中,获得了稳定构象。与从头算结果对比发现,各骨架二面角的平均绝对偏差数值均较大,更重要的是,获得稳定构象的数目也仅为从头算结果的一半左右。可见,只有在ABEEMσπ/MM力场下,才能得到与从头算方法相同的稳定构象数目,并且算得的平均绝对偏差也相对不大。此外,无论是在稳定构象的获得,还是对于分子总能量的计算,ABEEMσπ/MM方法计算结果所用的时间都远远小于从头算计算结果所用时间,是从头算计算结果所需时间的万分之一。这些都足以说明ABEEMσπ/MM方法能够准确而又快速地重复上从头算的结果。同时证明了我们所拟合的参数是合理的,并且拥有很强的可转移性。这些都为生物大分子的构象和能量的计算打好了坚实的基础。
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