吳云東課題組在蛋白質(zhì)力場發(fā)展領(lǐng)域取得新進展
? ? ? ?北京大學深圳研究生院吳云東院士課題組近日在《The Journal of Physical Chemistry Letters》（物理化學快報，Nature Index收錄的68個高影響力雜志之一，IF：9.35）上發(fā)表文章“Significantly Improved Protein Folding Thermodynamics Using a Dispersion-Corrected Water Model and a New Residue-Specific Force Field”。
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? ? ? ?分子動力學（MD）模擬已經(jīng)成為研究生物分子結(jié)構(gòu)和功能的重要手段，其物理模型是基于描述原子間相互作用的勢能函數(shù)（分子力場）。近年來，隨著計算機性能以及研究體系復(fù)雜程度的不斷提高，對分子力場的精度要求也在逐漸提高。然而，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，目前常用的分子力場并不能很好地描述蛋白質(zhì)折疊-去折疊平衡的溫度依賴性，而且模擬中的非折疊態(tài)的構(gòu)象具有明顯的塌縮傾向，通常會得到與實驗結(jié)果相比更小的回轉(zhuǎn)半徑。這些問題都表明當前的分子力場在準確性上仍然存在著一定的缺陷，阻礙了MD模擬在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能研究中的進一步應(yīng)用，尤其是對天然無序蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)折疊過程的模擬。因此，發(fā)展能夠同時準確地描述蛋白質(zhì)不同狀態(tài)的蛋白質(zhì)分子力場和水分子模型仍是該領(lǐng)域的重要問題之一。
? ? ? ?該工作在本課題組自主發(fā)展的殘基特異性蛋白力場RSFF2的基礎(chǔ)上，通過對α-螺旋氫鍵的進行能量修正，引入部分多體效應(yīng)的影響，得到新的RSFF2+力場。該力場與新的TIP4P-D水模型搭配使用，能夠顯著改善蛋白質(zhì)在不同溫度下折疊態(tài)和非折疊態(tài)的熱力學平衡問題，很好地重現(xiàn)實驗測量的蛋白質(zhì)折疊熱力學數(shù)據(jù)。除此之外，這一方法還能夠在不影響蛋白質(zhì)天然態(tài)結(jié)構(gòu)的情況下得到更加合理的非折疊態(tài)構(gòu)象分布，同時實現(xiàn)了對具有特定三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)和天然無序蛋白質(zhì)的準確模擬。這一成果在一定程度上解決了以往的分子力場在描述蛋白質(zhì)不同狀態(tài)時存在的普遍問題，為蛋白質(zhì)力場和水模型的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)和新的思路。
? ? ? ?本研究由吳云東教授和蔣帆博士共同指導博士研究生吳昊南完成。該工作得到了國家自然科學基金，廣東省領(lǐng)軍人才專項基金和深圳市科技創(chuàng)新委員會的支持。
? ? ? ?文章鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.7b01213
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