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【Discovery Studio应用实例】中国农业科学院:结合多光谱技术的分子对接模拟阐明了小分子配体如何与生物大分子结合
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【Discovery Studio应用实例】中国农业科学院:结合多光谱技术的分子对接模拟阐明了小分子配体如何与生物大分子结合

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摘要:

该蛋白质是一种理想的结合挥发性化合物的食物基质。然而,蛋白质流变行为和蛋白质-配体相互作用对小分子配体保留的协同作用尚未得到充分的报道。本研究阐明了醛在持续热处理过程中如何与肌球蛋白结合。结果表明,肌球蛋白在25-64◦C时展开,在75-79◦C时交联生成聚合物。肌球蛋白的α-螺旋部分转变为β-螺旋和随机螺旋部分,调节了流变行为,暴露了更多与醛的结合位点。肌凝蛋白与醛的结合亲和力得到证实。肌球蛋白的荧光猝灭行为明显增强(p<0.05),随浓度和加热温度的升高而升高。肌凝蛋白的流变行为与肌凝蛋白-醛分子相互作用之间的协同作用可能是导致醛潴留的主要原因。疏水相互作用、氨基酸残基、游离巯基和氢键可能是肌球蛋白与醛结合的关键(非)共价键。Trp131和Val187可能是肌凝蛋白与正戊醛之间的关键位点,其中化学力分别为常规氢键、烷基、pi-烷基和疏水烷基。

 

引言:

风味是影响消费者偏好的关键因素,尤其是对挥发性化合物。醛是主要的挥发性化合物,它可以调节肉和肉制品的挥发性特征,如熟兔肉、烤羊肉、干腌火腿和炖鸡。

 

本研究旨在(1)研究肌球蛋白在恒定热处理过程中的构象变化,如zeta电位、粒径分布和形态性质。(2)采用气相色谱-质谱(GC-MS)和荧光光谱分析方法测定肌球蛋白与醛类化合物的结合能力。(3)阐明了肌球蛋白的剪切粘度和应力等流变学行为对醛潴留的影响。(4)采用多光谱技术和分子对接模拟相结合的方法,分析了肌球蛋白结合醛的化学作用力和活性结合位点。

 

分子对接:

使用分子对接方法模拟肌球蛋白和戊醛之间的相互作用。兔肌球蛋白(ID:6YSY)的晶体结构从RSCB蛋白数据库(http://www.rcsb.org/pdb)下载。在对接之前,通过去除肌球蛋白中的水分子和其他配体来清洁模型结构。肌凝蛋白共有962个小分子结合位点。此外,还下载了戊醛结构,以确定肌凝蛋白的最佳结合位点。五醛分子可以穿过肌凝蛋白的所有区域,尝试所有可能的结合位置。使用discovery studio 2019 (Dassault Systemes BIOVIA Ltd., France)的CDOCKER视觉观察结合参数,如氨基酸残基位点和化学力。结果表明,肌球蛋白-戊醛配合物具有最低能量的首选结合结构。

 

结果与讨论:

谷氨酸和天冬氨酸是酸性氨基酸,它们使肌球蛋白溶液带负电荷。如图1所示,肌球蛋白体积加权平均直径的变化与zeta绝对电位的变化相同。

 

为了更好地观察肌凝蛋白在恒热处理过程中的形态特性,进一步应用原子力显微镜观察。如图2所示,肌凝蛋白在0-5nm高度呈致密粗糙的形态,很少可见凹面(图2a)。

 

如图3所示,在恒定热处理过程中,研究了肌球蛋白顶空中每种醛的游离百分比。100%游离醛化合物对应于不含肌球蛋白的磷酸盐缓冲液的顶空浓度。

 

如图4所示,肌球蛋白溶液的剪切粘度显著降低(p小于0.05)随剪切速率的增大而增大,说明其剪切变薄行为符合非牛顿流体。肌球蛋白溶液的剪切粘度和应力均增加(p小于0.05),而其数值则降低(p小于0.05),在120~180s时与对照组比较。

 

如图5所示,戊二醛浓度的增加显著削弱了肌球蛋白的荧光强度(p小于0.05)。

 

综合考虑三维对接方式和二维示意图(图6),疏水键和氢键是肌球蛋白与戊醛亲和的主要贡献。

总结:

25-64◦C热处理显著增强了肌球蛋白的zeta电位绝对值、粒径分布和形态特性,而75-79◦C热处理无显著差异。恒热处理时的分数。肌球蛋白与醛的结合能力的增加可能不仅取决于流变行为的增加,还取决于25-64℃下疏水相互作用、活性巯基含量和氢键的增加。后者可能在75-79℃时的醛保留中起主要作用。戊二醛与肌球蛋白结合的关键氨基酸残基可能是Thr125、Pro128、Trp131和Val187。其中,化学力分别为常规氢键、烷基、-烷基和烷基疏水。这一发现为蛋白质和挥发性化合物之间的相互作用提供了新的见解,促进了富含蛋白质的食物的风味调节。

 

文章详情:https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112977 

 

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