Charge Regulation of Natural Amino Acids in Aqueous Solutions
Charge Regulation of Natural Amino Acids in Aqueous Solutions
复制标题
水溶液中天然氨基酸的电荷调节
DOI：
10.1021/acs.jced.0c00625
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发表时间：
2020
影响因子：
--
通讯作者：
Wu, Jianzhong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gallegos, Alejandro;Wu, Jianzhong
本工作的目的是建立一个预测模型来描述20种天然氨基酸在不同溶液条件下的静电行为。提出了一个粗粒度模型来解释水溶液中氨基酸与各种溶剂化离子相互作用产生的热力学非理想性的关键成分，包括分子体积排斥效应、溶剂介导的静电相互作用、货车范德华吸引力以及疏水力和水合力。与一个小的一组参数表征分子间的相互作用和解离平衡，热力学模型是能够相关的活性系数和溶解度的氨基酸在纯水和氯化钠水溶液中的广泛的实验数据。此外，它预测的表观平衡常数的电荷调节的所有氨基酸与实验数据非常吻合。重要的是，热力学模型允许外推不同电荷状态（即，负、中性和正电荷），从而能够预测所有天然氨基酸在任意溶液条件下的电荷行为。
The aim of this work is to develop a predictive model to describe the electrostatic behavior of 20 natural amino acids under diverse solution conditions. A coarse-grained model is proposed to account for the key ingredients of thermodynamic nonideality arising from the interaction of amino acids with various solvated ions in an aqueous solution including the molecular volume excluded effects, solvent-mediated electrostatic interactions, van der Waals attraction, and hydrophobic and hydration forces. With a small set of parameters characterizing the intermolecular interactions and dissociation equilibrium, the thermodynamic model is able to correlate extensive experimental data for the activity coefficients and solubility of amino acids in pure water and in aqueous sodium chloride solutions. Moreover, it predicts apparent equilibrium constants for the charge regulation of all amino acids in excellent agreement with experimental data. Importantly, the thermodynamic model allows for the extrapolation of the intrinsic equilibrium constants for amino-acids conversion among different charge states (viz., negative, neutral, and positive charges) thereby enabling the prediction of the charge behavior for all natural amino acids under arbitrary solution conditions.
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