为进一步了解咖啡豆α-半乳糖苷酶的结构,本实验对咖啡豆α-半乳糖苷酶的物理性质及化学性质,二级、三级结构等进行了理论预测和分析,随后在其三级结构的基础上进行了同源建模研究。分析一级结构发现,其主肽链由378个氨基酸组成,分子量为41.31kDa,原子总数为5708,等电点为5.60。该咖啡豆α-半乳糖苷酶为酸性、亲水,且较为稳定。N端为M(Met)。在所有组成该咖啡豆α-半乳糖苷酶的氨基酸中,丝氨酸的含量最高为9.5%,半胱氨酸和组氨酸的含量最低为1.6%。该酶的疏水性氨基酸残基数目为124个,亲水性氨基酸残基数目为254个,没有跨膜区域,378个氨基酸残基全部在膜外,不存在信号肽。分析二级结构发现,该咖啡豆α-半乳糖苷酶的主要构件为α-螺旋结构和无规则卷曲结构,其中α-螺旋结构和无规则卷曲结构交替存在,是该酶整体结构中的主要组成构件,扩展长链均匀的分布在整条链中。这种分布有利于咖啡豆α-半乳糖苷酶结构的稳定。通过序列搜寻和比对,该咖啡豆α-半乳糖苷酶的空间结构与大米α-半乳糖苷酶的相似度较高,故以大米α-半乳糖苷酶作为模板,对咖啡豆α-半乳糖苷酶的晶体结构进行同源建模。经同源建模后的三维结构显示,该酶包含8个α-螺旋和16个β-转角。其中8个α-螺旋位于结构的一侧,形成一个球状结构,8个β-转角相互平行,位于8个α-螺旋形成球面的内部,另外8个β-转角位于结构的另一侧。综合评价表明其符合立体化学规则,建模结构合理。可以作为分子对接的基础,同时也可以为咖啡豆α-半乳糖苷酶的空间结构和催化活性位点研究提供诸多信息。采用分子对接的方法分析了三种常见的环糊精(α-环糊精、β-环糊精及γ-环糊精)与咖啡豆α-半乳糖苷酶的相互作用的三维模型与关键集团。从对接后的空间结构来看,α-环糊精呈现出一种覆盖在咖啡豆α-半乳糖苷酶活性空腔表面的状态,与咖啡豆α-半乳糖苷酶之间形成2个氢键,与Trp31及Asp200各形成一个氢键,参与形成氢键的基团均为环糊精亚甲基上的羟基;β-环糊精的一部分已对接进入咖啡豆α-半乳糖苷酶活性空腔,与咖啡豆α-半乳糖苷酶之间形成3个氢键,与Trp179形成一个氢键,参与氢键的基团为次甲基上的羟基,与Asp200形成两个氢键,作用较强,参与氢键的基团是均为次甲基上的羟基;γ-环糊精呈现出一种覆盖在咖啡豆α-半乳糖苷酶活性空腔表面的状态,与咖啡豆α-半乳糖苷酶之间形成2个氢键,与Trp31及Asp200各形成一个氢键,参与氢键的基团均为亚甲基上的羟基。结果表明,咖啡豆α-半乳糖苷酶活性口袋中的关键氨基酸残基为:Trp31、Trp179、Asp200,环糊精中的关键基团为:次甲基上的羟基、亚甲基上的羟基。二者处于同一个反应体系中时,环糊精覆盖在咖啡豆α-半乳糖苷酶亲水活性空腔的表面,从而抑制其活性,β-环糊精的抑制作用较为明显。分子对接的结果提供了环糊精与咖啡豆α-半乳糖苷酶关键氨基酸残基相互作用的信息,为降低抑制效应提供了理论依据。