基于局部疏水性分析的血红蛋白 T0 与 R4 构象周围的水动力学

基于分子动力学模拟，分析了四聚体血红蛋白（Hb）在其 T$_0$ 和 R$_4$ 构象子态下的局部水合情况。对负责由 MWC 模型编码的四级 T$\rightarrow$R 转变的 $\alpha_1 \beta_2$ 和 $\alpha_2 \beta_1$ 界面上所有残基的局部疏水性（LH）分析，以及与早先溶剂可及表面积（SASA）计算结果的比较，清楚地表明这两个量度量的是水合的不同方面。局部疏水性量化了界面处水分子的存在与结构，而“埋藏表面”反映溶剂可用空间。对于冻结在 T$_0$ 和 R$_4$ 状态的 Hb 模拟，LH 与埋藏表面的相关系数分别为 0.36 和 0.44，但若采用 95% 置信区间则相关性显著增强。Hb 冻结与柔性情况下的 LH 对界面上大多数残基变化很小，但少数特定残基显著改变，这些残基为 Thr41$\alpha$、Tyr42$\alpha$、Tyr140$\alpha$、Trp37$\beta$、Glu101$\beta$（对应 T$_0$）以及 Thr38$\alpha$、Tyr42$\alpha$、Tyr140$\alpha$（对应 R$_4$）。发现界面处水分子数量在 T$_0$$\rightarrow$R$_4$ 时增加约 $\sim 25$%，与早先测量一致。由于水合被发现对蛋白质功能至关重要，显然水合在变构中也起重要作用。