青岛能源所揭示蛋白质盐桥形成机制

在蛋白质中，盐桥影响蛋白质的功能及理化性质，如酶的催化、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-DNA/RNA相互作用、分子识别等，但是盐桥形成机制目前还不清楚。中国科学院青岛生物能源与过程研究所仿真模拟团队利用该团队优化的pH滴定方法，测量了GB3中4对盐桥在不同温度条件下的强度（见图1），并阐明了盐桥形成的机制。

研究发现，蛋白质盐桥会随着温度的升高而增强，通过范德霍夫方程(-2.303DpKa = DH/RT -DS/R）拟合得到DH 和DS，DH > 0和DS > 0，表明熵驱动了盐桥的形成，而焓变不利于盐桥的形成（表1）。随后，研究人员采用分子动力学模拟方法计算了盐桥自由能随温度的变化，结果和实验结论一致。计算研究表明，去溶剂化熵对盐桥的形成起到了主导作用（见图2），即盐桥的形成导致了原本围绕在离子周围的水分子被释放，从而增加了溶剂的熵值。研究成果发表于《德国应用化学》。

以上研究由青岛能源所仿真模拟团队研究员姚礼山主持完成，获得国家自然科学基金的支持。

论文信息：Ning Zhang,† Yefei Wang,† Liaoyuan An, Xiangfei Song, Qingshan Huang, Zhijun Liu and Lishan Yao* Entropy Drives the Formation of Salt Bridges in Protein GB3. Angew. Chem.-Int. Edit.,2017.( †co-author, just accepted, DOI: 10.1002/anie.201702968)

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图1 优化的pH滴定方法

表1 盐桥的热动力学参数

图2 分子动力学模拟盐桥（H31-E27）形成所需的自由能