文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
冷休克蛋白Bc-Csp热稳定性研究
姓名:陈鹏胜
申请学位级别:硕士
专业:理论物理
指导教师:肖奕
20070531
华中科技大学硕士学位论文
摘要∗
蛋白质的热稳定性是当前蛋白质研究中的一个热点问题。每个蛋白质都有最适
宜发挥其功能的温度,过高或过低的温度都会使得蛋白质变性而丧失其功能。如何
提高蛋白质的热稳定性,使其在较高的温度下保持原有的结构和功能,是蛋白质工
程中需要解决的问题。嗜热蛋白耐热机理的深入研究,对于人们深入理解蛋白质的
折叠、结构与功能、进化等问题有着重要的意义。
本论文主要对冷休克蛋白 Bc-Csp 的热稳定性进行了研究。嗜热蛋白 Bc-Csp 和
嗜温蛋白 Bs-CspB 的序列和结构非常相似,但是他们的热稳定性却有很大的差异。
已有研究表明,尽管这两个蛋白的序列中有 12 处不同,但是只有两个在蛋白质表
面的氨基酸对增加嗜热蛋白 Bc-Csp 的热稳定性起了主要作用。
我们发展了一个利用全原子模型模拟计算来研究蛋白质热稳定性的新方法,提
出了一个假设―离子键对蛋白质的热稳定性几乎没有影响。在此基础上,计算了
Bc-Csp 的 21 个突变体相对于它的热稳定性的变化量∆∆Gcal 。研究发现计算结果
∆∆Gcal 与实验测量结果∆∆Gexp 有很好的关联性,从而说明我们的假设可能是正确的,
我们的模拟计算方法是可信的。
进一步,我们对增加嗜热蛋白 Bc-Csp 热稳定性的原因进行了仔细分析。得到
了与实验研究相似的结论:第 3 位的精氨酸 R 对增加嗜热蛋白 Bc-Csp 的热稳定性
的贡献来源于两个方面,其中 1/3 是范德瓦耳斯相互作用能,2/3 是静电相互作用能;
第 66 位的亮氨酸 L 对增加嗜热蛋白 Bc-Csp 的热稳定性的贡献来源于范德瓦耳斯相
互作用;第 46 位的氨基酸由 Bs-CspB 中的丙氨酸 A 突变为 Bc-Csp 中的谷氨酸 E
虽然导致 Bc-Csp 的结构中增加了两个离子键,但是对 Bc-Csp 的热稳定性影响非常
小,出现这种情况的主要原因就是离子键对蛋白质的热稳定性几乎没有影响。

关键词:蛋白质热稳定性静电相互作用离子键冷休克蛋白

∗本工作受国家自然科学基金资助(No. 30525037 and 30470412)
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
The protein thermostability is a hotspot of protein researches. Proteins perform their
function at a range of their growth temperature and excessively high or low temperature
will make them denature and lose their function. How to enhance the thermostability of
proteins to maintain theirs structure and function at the higher temperature is an unsolved
problem in protein engineering. Studying the heat-resistant mechanism of thermophilic
protein deeply is very significant for better understanding of protein folding, structure,
function, evolution and other issues
In this thesis, we mainly analyze the thermostability of cold shock protein Bc-Csp.
The cold shock protein thermophile Bacillus caldolyticus (Bc-Csp) and its homologous
protein mesophile Bacillus subtilis (Bs-CspB) are very similar in sequence and structure
but they have great difference on thermostability. Researches have shown that only two
surface-exp