FH：南京农业大学王鹏采用分子动态模拟揭示姜黄素和肌球蛋白的相互作用

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2019年10月22日，南京农业大学王鹏副教授在Food Hydrocolloids（2区，IF：5.839）发表了题为“Molecular dynamics simulation exploration of the interaction between curcumin and myosin combined with the results of spectroscopy techniques”的研究文章。该研究采用分子动态模拟研究了姜黄素与肌球蛋白的相互作用，并试图探索这种肉蛋白作为姜黄素递送系统的潜力。

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科学私享

2019.10.24

第一作者：张莉

通讯作者：王鹏

通讯单位：南京农业大学

DOI：10.1016/j.foodhyd.2019.105455

文章概述

该研究旨在揭示姜黄素与肌球蛋白的相互作用，并探索这种肉蛋白作为姜黄素递送系统的潜力。通过紫外-可见光谱证实了姜黄素/肌球蛋白复合物，荧光光谱显示结合中的静态猝灭，亲和力为1.5×10 5 M -1。圆二色谱研究表明姜黄素和肌球蛋白之间的相互作用引起蛋白质二级结构的轻微变化，这与分子动力学观察的结果一致。此外，通过分子动力学模拟技术观察到疏水相互作用和氢键促进姜黄素-肌球蛋白复合。分子模拟结果表明，在姜黄素和肌球蛋白相互作用的过程中姜黄素倾向于与蛋白质头部区域801-850，尾部区域的A链1156-1195和1739-1743，B链1162-1218和1736-1745的残基结合。该研究有助于扩大肉蛋白作为姜黄素递送系统的潜在应用。

文章结构

图文赏析

▲图1 MHC球状头部（A）和尾部（B）的Ramachandran图。

▲图2 MHC球状头部（A）和尾部（B）的ERRAT分析。

▲图3 MHC的三维结构。

▲图4.有和没有姜黄素时肌球蛋白的紫外-可见吸收光谱。姜黄素浓度：（a）0；（b）10；（c）15；（d）20；（e）25；（f）30μg/ml。肌球蛋白的浓度为1mg / ml。

▲图5 在298 K温度下，随着姜黄素浓度的增加，肌球蛋白的荧光发射光谱（λex= 280 nm）。肌球蛋白的浓度为0.4 mg/ml，而姜黄素的浓度从a到f对应于0、4、6、8、10、12μg/ml。

▲图6.姜黄素在298 K下猝灭肌球蛋白荧光的Stern-Volmer曲线（A）和对数图（B）。[肌球蛋白] = 0.4 mg/ml，[姜黄素] = 0-32.6 μM。

▲图7. 在有无姜黄素的情况下，pH 7.0时，肌球蛋白的远紫外CD光谱。[肌球蛋白] ＝ 0.2 mg/ml。复合物的姜黄素浓度（从a到c）分别为0、2和4 μg/ml。

▲图8.姜黄素和MHC结合过程中骨架的RMSD分析。

▲图9.动力学仿真过程中的回转半径分析。

▲图10.分子动力学模拟中MHC残基的RMSF值。（A），（B）和（C）分别是氨基酸1-970、971-1410和1411-1943的RMSF值。

▲图11 MHC的二级结构。（A），（B）和（C）分别是氨基酸1-970、971-1410和1411-1943的二级结构含量随模拟时间而变化。3/10螺旋是用于观察α螺旋展开的中间构象。

▲图12.动力学仿真过程中MHC的范德华表面（A）和疏水表面（B）

▲图13 MHC残基的亲水性和疏水性的预测分析（对于亲水性，> 0；对于疏水性，<0）。

▲图14.在不同的模拟时间MHC和姜黄素之间的疏水相互作用（A）和氢键（B）的变化。

▲图15 姜黄素在MHC表面的亲水和疏水结合的图形展示

▲图16 在动力学模拟过程中，MHC与姜黄素相互作用的结合能的变化。紫色，橙色和绿色分别对应于RMSF值在1-970、971-1410和1411-1943氨基酸中大幅波动的区域中残基的结合能变化。

资助说明

本研究得到了中央高校基本科研业务费（KYDS201812和KYZ201652），国家自然科学基金（31571769）和现代农业产业技术体系（CARS-41）的支持。

文章链接

学者简介

王鹏

王鹏，南京农业大学，副教授、硕士生导师。南京农业大学国家肉品质量安全控制工程技术研究中心团队成员，国家肉鸡产业技术体系加工研究室团队成员。2010 年博士毕业于南京农业大学食品科技学院， 2015 年 2016 年赴美国田纳西大学访问交流。

● 研究方向

基础研究：食品超分子组装及活性物质递送

应用研究：1. 肉鸡宰前福利管理。2. 功能性肉制品及配料研发。

● 科研情况

◆ 项目：

主持国家自然科学基金、十二五农村领域国家科技计划子课题、中央高校基本科研业务费自主创新重点项目等 9 项课题。

◆ 文章：

截至2018 年 10 月，以第一、通讯作者或参与在《 Food Hydrocolloids 》等国内外知名期刊发表 SCI 文章 46 篇。

◆ 论著：

兔产品加工新技术（24.2 万字）， 2013 ，中国农业出版社，副主编

冷却禽肉加工技术（6.1 万字）， 2013 ，中国农业出版社，副主编

《Poultry Meat Processing 》中译版（ 27.6 万字）， 2013 ，中国农业大学出版社，副主译

《畜产品加工学数字课程》，2016 ，高等教育出版社

资料来源：

http://food.njau.edu.cn/info/1129/1316.htm

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