基于分子动力学模拟研究温度对乳酸脱氢酶活性的影响
基于分子动力学模拟研究温度对乳酸脱氢酶活性的影响
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DOI：
10.13386/j.issn1002-0306
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
刘新光
中科院分区：
文献类型：
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作者：
曹锟;王若男;方雅莉;石植真;熊兴东;刘新光
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。