Khảo sát vai trò của lực lượng tử đến quá trình gắn kết phối tử liên kết amino axit của protein trong các tính toán hồi phục bán lượng tử

In the present article, we address the question that how important role do the Quantum Mechanic (QM) and Molecular Mechanics (MM) forces play in ligand docking on protein, via the use semi-quantum relaxation approach (SQRA) using different forces, e.g. quantum, Van der Waals and Coulomb ones, in the process of ligand - protein docking. The QM approximation is applied to calculate the QM forces of neighbor protein-atoms acting on ligands. The L-J 6-12 empirical potential model and Coulomb rule are applied to calculate the forces from the rest protein-atoms on each ligand - atom. This work intent to investigate the intrinsic role of QM forces in the ligand-protein docking calculation then interprets the interaction between ligands and protein. The calculation results shown that, the ligand-protein complex is kept in by stable state not by covalent bonding but darling interaction which could be calculated by QM appoximation.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát vai trò của lực lượng tử đến quá trình gắn kết phối tử liên kết amino axit của protein trong các tính toán hồi phục bán lượng tửT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (§B), Tr. 6 - 10, 2007 KH¶O S¸T VAI TRß CñA LùC L¦îNG Tö §ÕN QU¸ TR×NH G¾N KÕT PHèI Tö L£N C¸C AMINO AXIT CñA PROTEIN TRONG C¸C TÝNH TO¸N HåI PHôC B¸N L¦îNG Tö §Õn Tßa so¹n 4-7-2007 NguyÔn H÷u Thä, §Æng øng VËn Trung t©m øng dông Tin häc trong Hãa häc, §H KHTN, §HQG H- Néi Summary In the present article, we address the question that how important role do the Quantum Mechanic (QM) and Molecular Mechanics (MM) forces play in ligand docking on protein, via the use semi-quantum relaxation approach (SQRA) using different forces, e.g. quantum, Van der Waals and Coulomb ones, in the process of ligand - protein docking. The QM approximation is applied to calculate the QM forces of neighbor protein-atoms acting on ligands. The L-J 6-12 empirical potential model and Coulomb rule are applied to calculate the forces from the rest protein-atoms on each ligand - atom. This work intent to investigate the intrinsic role of QM forces in the ligand-protein docking calculation then interprets the interaction between ligands and protein. The calculation results shown that, the ligand-protein complex is kept in by stable state not by covalent bonding but darling interaction which could be calculated by QM appoximation. I - Më ®Çu phèi tö ra xa. Phèi tö chØ cã thÓ l¹i gÇn h¬n kho¶ng c¸ch øng víi cùc tiÓu lùc MM b»ng c¸c Trong nh÷ng c«ng tr×nh tr íc [1] chóng t«i lùc l îng tö. Lùc l îng tö ® îc tÝnh theo ®Þnh® tr×nh b y nh÷ng kÕt qu¶ thu ® îc trong viÖc luËt Helmann-Feynman b»ng ®¹o h m riªng cñakh¶o s¸t bÕn ®ç (docking) cña c¸c ph©n tö nhá n¨ng l îng theo to¹ ®é c¸c nguyªn tö. Kh«ng(CO, H2O v (NH2)2CO) g¾n kÕt lªn c¸c baz¬ thÓ tÝnh lùc l îng tö cho to n bé c¸c nguyªn tönit¬ cña DNA sö dông thuËt gi¶i di truyÒn v cña protein m chØ mét sè nguyªn tö gÇn nhÊtph ¬ng ph¸p håi phôc b¸n l îng tö. Nh÷ng kÕt ® îc gi¶ thiÕt l t¹o ®¸m nguyªn tö. Nghiªn cøuqu¶ nghiªn cøu víi DNA cho thÊy qu¸ tr×nh håi vai trß cña lùc l îng tö trong qu¸ tr×nh g¾n kÕtphôc phô thuéc hai lo¹i lùc: lùc l îng tö (QM) phèi tö - protein víi gÇn ®óng ®¸m nguyªn tö lgi÷a c¸c nguyªn tö cña phèi tö v nhãm baz¬ môc ®Ých cña b i b¸o n y.nit¬ t¹o ®¸m v lùc c¬ häc cæ ®iÓn (MM) gi÷a §èi t îng nghiªn cøu ® îc chän l urª g¾nc¸c nguyªn tö cña phèi tö v c¸c nguyªn tö cßn kÕt lªn protein (3ptb) cã 222 amino axit ®¬n vÞ,l¹i trong ph©n tö protein. Lùc l îng tö quyÕt thø tù còng nh vÞ trÝ c¸c liªn kÕt peptid ® îc®Þnh qu¸ tr×nh g¾n kÕt, tuy nhiªn kh«ng ph¶i lóc chØ râ trong file input (rdat07). CÊu tróc kh«ngn o còng chi phèi qu¸ tr×nh g¾n kÕt. Lùc cæ ®iÓn gian cña ph©n tö protein phøc t¹p, sù ¸n ng÷® îc tÝnh theo h m thÕ kinh nghiÖm Lernnard - kh«ng gian l m c¶n trë sù h×nh th nh c¸c liªnJones 6-12, Birmingham hoÆc Coulomb, cã vai kÕt t¹o ®¸m, nªn phèi tö ph¶i ® îc ®Æt gÇn vÞ trÝtrß lín, ® a phèi tö tõ xa tiÕn l¹i gÇn vÞ trÝ g¾n t¹o g¾n kÕt (active site) trong 1 kho¶ng c¸ch ®ñkÕt v khi phèi tö ë qu¸ gÇn protein th× l¹i ®Èy nhá ®Ó h×nh th nh ®¸m v trong 1 kh«ng gian6tho¸ng kh«ng cã c¸c nhãm thô ®éng (non-active axit amin n y. Lùc cæ ®iÓn MM ® îc tÝnh chosites) c¶n trë. t ¬ng t¸c gi÷a urª v c¸c nhãm axit amin kh¸c. Th«ng th êng, trong qu¸ tr×nh tÝnh håi phôc urª II - Ph ¬ng ph¸p tÝnh kh«ng dêi xa nhãm ban ®Çu ®Ó tiÕp cËn gÇn h¬n mét nhãm axit amin kh¸c. V× thÕ chóng ta cã GÇn ®óng SQMD ® ® îc tr×nh b y chi tiÕt thÓ dÔ d ng tÝnh to¸n biÕn thiªn n¨ng l îng cñatrong nh÷ng c«ng tr×nh tr íc ®©y cña t¸c gi¶ qu¸ tr×nh h×nh th nh ®¸m.§Æng øng VËn [1, 4]. ThuËt to¸n cho qu¸ tr×nhg¾n kÕt (docking) ® îc tr×nh b y trong nh÷ngc«ng tr×nh tr íc [1]. BiÕn thiªn n¨ng l îng cña qu¸ tr×nh g¾n kÕtphèi tö - protein ® îc x¸c ®Þnh theo 3 yÕu tè:L îng tö, Van der Waals, Coulomb theo c«ng Urªthøc: E = E EL EA + EL J + EC (1)Trong ®ã: E l n¨ng l îng l îng tö t¹o ®¸m cña Chuçi Proteinphèi tö v nhãm amino axit gÇn nhÊt cñaprotein. EL l n¨ng l îng l îng tö cña phèi tö®éc lËp. EA l n¨ng l îng l îng tö cña aminoaxit ®éc lËp. EL-J, EC l n¨ng l îng t ¬ng t¸cVan der Waals v Coulomb gi÷a phèi tö vnguyªn tö ...