Deciphering environment effects in peptide bond solvation dynamics by experiment and theory.
Deciphering environment effects in peptide bond solvation dynamics by experiment and theory.
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通过实验和理论解读肽键溶剂化动力学中的环境影响
DOI：
10.1039/c7cp03992a
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
R. Mitric
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Wohlgenuth;M. Miyazaki;K. Tsukuda;M. Weiler;O. Dopfer;M. Fujii;R. Mitric
大多数蛋白质在水溶液中工作，与水的相互作用强烈影响它们的结构和功能。然而，在实验中，一个特定的单个水分子的运动是难以跟踪的常规方法，因为它们平均超过了周围的蛋白质的散装水的非均质溶剂化结构。在这里，我们提供了一个详细的原子图像的水重排动力学周围的-CONH-肽连接在两个模型系统formanilide和acetanilide，这只是不同的存在下，在肽连接的甲基。皮秒泵浦-探测时间分辨红外光谱和分子动力学模拟的结合表明，在分子水平上的溶剂化动力学的强烈影响，这个小的结构差异。电离引发溶剂迁移的有效时间尺度主要受动能再分配效率的控制，而不是势能面的形状。这种方法提供了对蛋白质水合作用的基本理解，并可能有助于在溶液中设计具有定制特性的功能分子。
Most proteins work in aqueous solution and the interaction with water strongly affects their structure and function. However, experimentally the motion of a specific single water molecule is difficult to trace by conventional methods, because they average over the heterogeneous solvation structure of bulk water surrounding the protein. Here, we provide a detailed atomistic picture of the water rearrangement dynamics around the –CONH– peptide linkage in the two model systems formanilide and acetanilide, which simply differ by the presence of a methyl group at the peptide linkage. The combination of picosecond pump–probe time-resolved infrared spectroscopy and molecular dynamics simulations demonstrates that the solvation dynamics at the molecular level is strongly influenced by this small structural difference. The effective timescales for solvent migration triggered by ionization are mainly controlled by the efficiency of the kinetic energy redistribution rather than the shape of the potential energy surface. This approach provides a fundamental understanding of protein hydration and may help to design functional molecules in solution with tailored properties.
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Kohei Tanabe;M. Miyazaki;M. Schmies;A. Patzer;Markus Schütz;H. Sekiya;M. Sakai;O. Dopfer;M. Fujii
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