Understanding the Phosphorylation Mechanism by Using Quantum Chemical Calculations and Molecular Dynamics Simulations.
Understanding the Phosphorylation Mechanism by Using Quantum Chemical Calculations and Molecular Dynamics Simulations.
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DOI：
10.1021/acs.jpcb.6b09421
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发表时间：
2017-04-20
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xu D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Han W;Zhu J;Wang S;Xu D
磷酸化修饰是蛋白质翻译后最常见的修饰之一。它通过调节蛋白质结构和动力学上的磷酸化来调节许多细胞过程。然而，磷酸化诱导蛋白质构象变化的机制仍然知之甚少。在这里，我们报告了三个代表性的组的酪氨酸在ADP-核糖水解酶1，丝氨酸在BTG 2，丝氨酸在Sp 100C通过使用六个分子动力学（MD）模拟和量子化学计算的计算研究。在分子动力学模拟过程中，发现添加的磷酸化破坏氢键（H-键），并增加新的弱相互作用（H-键和疏水相互作用），导致构象变化。量子化学计算进一步表明，酪氨酸、苏氨酸和丝氨酸的磷酸化可以降低光学带隙能量（Egap），从而容易引发电子跃迁形成或破坏相互作用。我们的研究结果提供了一个原子和电子描述磷酸化如何促进蛋白质的构象和动态变化，这可能是有用的蛋白质功能和蛋白质设计的研究。
Phosphorylation is one of the most frequent post-translational modifications on proteins. It regulates many cellular processes by modulation of phosphorylation on protein structure and dynamics. However, the mechanism of phosphorylation-induced conformational changes of proteins is still poorly understood. Here, we report a computational study of three representative groups of tyrosine in ADP-ribosylhydrolase 1, serine in BTG2, and serine in Sp100C by using six molecular dynamics (MD) simulations and quantum chemical calculations. Added phosphorylation was found to disrupt hydrogen bond (H-bond), and increase new weak interactions (H-bond and hydrophobic interaction) during MD simulations, leading to conformational changes. Quantum chemical calculations further indicate that the phosphorylation on tyrosine, threonine and serine could decrease the optical band gap energy (Egap) energy, which can trigger electronic transitions to form or disrupt interactions easily. Our results provide an atomic and electronic description of how phosphorylation facilitates conformational and dynamic changes in proteins, which may be useful for studying protein function and protein design.
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与毒性甲基甲基氧子和二氯沃斯结合的酰基肽水解酶的分子动力学模拟。
影响因子：
5.6
作者：
Jin H;Zhou Z;Wang D;Guan S;Han W
通讯作者：
Han W
DOI：
10.1002/prot.340110305
发表时间：
1991-01-01
期刊：
PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND GENETICS
影响因子：
--
作者：
ICHIYE, T;KARPLUS, M
通讯作者：
KARPLUS, M
影响因子：
5.6
作者：
Ahmad, Md. Falz;Raman, Bakthisaran;Rao, Ch. Mohan
通讯作者：
Rao, Ch. Mohan
影响因子：
6.8
作者：
Davies, GJ;Gloster, TM;Henrissat, B
通讯作者：
Henrissat, B
DOI：
10.1016/j.bbapap.2012.09.003
发表时间：
2013-01-01
影响因子：
3.2
作者：
Cannon, John F.
通讯作者：
Cannon, John F.