【摘 要】
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乳酸脱氢酶是糖无氧酵解及糖异生的重要酶系之一,它能够催化丙酮酸形成乳酸,在食品发酵工业中具有很高的应用价值,但该酶易受高温影响,导致乳酸制品产量下降.为了研究不同温度对乳酸脱氢酶的构象及活性的影响,采用分子动力学模拟的方法,针对4种不同温度条件下(37、55、70和85℃)的乳酸脱氢酶分别进行了80 ns的计算模拟,分析了构象变化及酶活性中心的差异.研究发现,在37和55℃条件下,乳酸脱氢酶比较稳定;当温度升高至70和85℃,乳酸脱氢酶的均方根误差、均方根波动、回旋半径值和溶剂可及表面积显著增加,而85℃
【机 构】
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广东医科大学, 衰老研究所, 生物化学与分子生物学研究所, 广东省医学分子诊断重点实验室,广东东莞 523808;广东医科大学科研平台服务管理中心, 广东东莞 523808
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乳酸脱氢酶是糖无氧酵解及糖异生的重要酶系之一,它能够催化丙酮酸形成乳酸,在食品发酵工业中具有很高的应用价值,但该酶易受高温影响,导致乳酸制品产量下降.为了研究不同温度对乳酸脱氢酶的构象及活性的影响,采用分子动力学模拟的方法,针对4种不同温度条件下(37、55、70和85℃)的乳酸脱氢酶分别进行了80 ns的计算模拟,分析了构象变化及酶活性中心的差异.研究发现,在37和55℃条件下,乳酸脱氢酶比较稳定;当温度升高至70和85℃,乳酸脱氢酶的均方根误差、均方根波动、回旋半径值和溶剂可及表面积显著增加,而85℃ 时的蛋白二级结构已发生较大改变,这表明高温会导致蛋白质构象不稳定.对比37和85℃条件下该酶的底物丙酮酸的结合能力,发现高温会导致丙酮酸的结合位点残基之间的距离增大,进而破坏底物分子结合的微环境.因此,乳酸脱氢酶在温度超过70℃时发生变性,并随着温度的升高变性程度增加,进而导致酶活性丧失,不利于其在食品发酵等方面的应用.本研究在原子水平上分析了4种不同温度对乳酸脱氢酶的影响,揭示了其酶活性及构象变化的关键信息,为乳酸制品在发酵过程中选择合适温度提供了理论支撑.
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