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温度变化对钾离子跨膜通道蛋白传输能力的影响

文献类型： 中文期刊

作者： 李代禧 1 ; 刘宝林 1 ; 乔勇进 1 ; 张燕 1 ; 翟振 1 ;

作者机构： 1.上海理工大学低温生物热科学研究所;上海市农业科学院

关键词： 冷害;离子通道蛋白;分子动力学模拟;伞状采样;PMF自由能

期刊名称： 计算机与应用化学

ISSN： 1001-4160

年卷期： 2012 年 04 期

页码： 405-408

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 为了研究温度变化对生物膜跨膜传输能力的影响,本文以钾离子跨膜通道蛋白为研究对象,利用Gromacs分子生物学模拟软件包和Gromos96(53a6)分子力场,通过分子动力模拟技术和伞状采样方法详细研究了300K和275K两个温度条件下钾离子跨膜通道蛋白对单个钾离子的传输机理和Potentials of Means Force自由能在整个传输过程中的变化曲线。分析伞状采样的计算结果表明,温度的下降对钾离子跨膜通道蛋白的传输能力具有较大影响,300K时,钾离子在跨膜通道蛋白中的传输过程是热力学自发过程;然而,当温度下降到275K后,跨膜通道蛋白前沿空腔对钾离子的捕捉能力明显下降,选择性位点的能垒和传输通道的自由能普遍上升,导致跨膜通道蛋白出口的自由能高于其入口的自由能,最终使钾离子跨膜通道蛋白对钾离子传输方向发生逆转。同时该结果还可以对冷害发生的机理和防治给予重要的启示:说明温度下降后,果蔬体内物质传输能力的下降和停滞是造成冷害发生的一个主要原因。

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