溶液和晶体环境中的蛋白质动力学：分子动力学研究

通过计算机模拟方法研究溶剂和晶体环境对蛋白质动力学的影响。对牛胰蛋白酶抑制剂（BPTI）进行三次25皮秒的分子动力学模拟，温度为300 K，包含454个重原子，进行比较：一次是在真空中的BPTI，一次是在含有2647个球形非极性溶剂原子的盒子中的BPTI，最后一次是在固定晶体影像原子包围下的BPTI。检查了平均和时间依赖的分子性质，以确定环境对蛋白质行为的影响。研究发现BPTI在溶液或晶体环境中的动力学与在真空中的计算结果非常相似。平均性质的主要区别在于，存在溶剂或晶体场的平衡结构显著更接近X射线结构，而真空结果则远离这一点；同时，更真实的环境使得数密度接近实验值。溶剂的存在对蛋白质内部的位置或二面角波动的整体幅度影响微乎其微；然而，内部原子波动的衰减时间发生了变化。对于表面残基，溶剂显著改变了运动的幅度和时间过程。长侧链和主链灵活部分向溶剂突出部分的位移往往增加。此外，与在真空中相比，这些运动趋向于具有更扩散的特征，放松时间也更长。晶体环境对一些通过氢键和与相邻蛋白原子的电相互作用保持在相对固定位置的侧链产生特定的影响。溶液环境的大多数效果似乎是足够非特异性的，因此可能通过施加平均场和随机动态方法进行建模。