氯化胆碱作为纳米拥挤剂保护HP-36免于尿素诱导变性：来自溶剂动力学与蛋白质-溶剂相互作用的见解
软凝聚态物质
2019-09-17 v1 统计力学
生物大分子
摘要
足够高浓度的尿素会展开蛋白质二级结构导致变性。相比之下，氯化胆碱（ChCl）与尿素以1:2摩尔比形成深共晶混合物，一种室温液体，可保护蛋白质免于变性。为获得该现象的微观图像，我们对模型蛋白HP-36进行了广泛的全原子分子动力学模拟。基于Kirkwood-Buff积分的计算，我们分析了这些渗透调节剂在蛋白质周围的相对聚集。额外见解来自溶剂分子平动与转动动力学的分析，以及氢键自相关函数。在尿素存在时，由于水分子与骨架原子间更强相互作用，水在蛋白质骨架周围表现出缓慢的次扩散动力学。尿素也呈现次扩散运动。氯化胆碱的加入进一步减缓尿素动力学，限制其在蛋白质骨架周围的进入。此外，处于蛋白质第一溶剂化层中的胆碱分子表现出最强的次扩散行为。换言之，ChCl通过排除尿素于蛋白质骨架之外而充当纳米拥挤剂，从而减缓蛋白质周围水层的动力学。这防止蛋白质变性并使其结构刚性化，这进而得到系统中存在ChCl时HP-36更小的回转半径与均方根偏差值的支持。
引用
@article{arxiv.1909.06757,
title = {Choline chloride as a nano-crowder protects HP-36 from urea-induced denaturation: Insights from Solvent Dynamics and Protein-Solvent interaction},
author = {Atanu Maity and Soham Sarkar and Ligesh Theeyancheri and Rajarshi Chakrabarti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.06757},
year = {2019}
}