论文部分内容阅读
本文基于生长素受体TIR1的确定和受体复合物晶体结构的解析,利用分子模拟计算方法中的分子对接、分子动力学模拟和量子化学计算方法,研究早期生长素反应的作用机理。
文中建立5组生长素反应基本模型,SO: TIR1-InsP6,S1:TIR1-InsP6-Auxin,S2: TIR1-Auxin,S3: TIR1-InsP6-Auxin-IAA7,S4: TIR1-InsP6-IAA7,由4种生长素分子IAA、1-NAA、2,4-D和2-NAA组成14个生长素反应体系。针对生长素反应体系模型采用的3种理论计算方法分别是:受体体系完全刚性和活性残基部分柔性的两种分子对接计算、分子动力学模拟进行生长素体系的能量最小化和动力学平衡计算以及量子化学密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)基组水平的能量和电子结构计算。
分子对接和分子动力学模拟方法研究辅酶InsP6、中心水分子以及生长素底物IAA7在早期生长素反应中的作用。辅酶InsP6位于非活性口袋的入口,保证生长素正确地对接到活性位点上,与周围氨基酸残基形成的氢键作用能够保持活性口袋的稳定结构;中心水分子在生长素进入反应体系的初期阶段与生长素形成氢键作用,引导生长素分子采取适合的结构取向与受体TIR1结合;在生长素反应中底物IAA7多肽链的动力学特征明显,首尾末端氨基酸残基伸展,有利于GWPPV序列参与进一步的生长素基因表达。
量子化学方法计算生长素与活性氨基酸残基的相互作用方式,结果表明生长素反应体系中基组重叠误差BSSE比较显著,BSSE校正能量大小与生长素和活性氨基酸残基之间的相互作用强度一致;生长素分子的共轭结构有利于电荷的转移,部分电子通过氢键作用从生长素分子转移到活性氨基酸残基上,降低生长素与活性氨基酸相互作用能量。
综上,生长素与受体TIR1之间主要的相互作用方式是氢键作用,生长素分子犹如IAA7底物多肽的“引发器”,激活IAA7与受体TIR1之间的相互作用,促使早期生长素反应完成,引发进一步的生长素信号传导。生长素反应体系分子模拟研究为生长素反应的作用机理的研究工作提供初步的理论基础。