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【学术前沿】分子动力学模拟结合光谱学和分子对接研究芝麻酚与肌球蛋白相互作用

发布者:学科建设办公室发布时间:2022-05-18浏览次数:114

石河子大学食品学院畜产品加工与质量安全控制方向:

分子动力学模拟结合光谱学和分子对接研究芝麻酚

与肌球蛋白相互作用

Food Hydrocolloids (IF:9.147,中科院一区,JCR一区,TOP期刊)

1 研究背景

芝麻酚是一种天然的有机酚类物质,在食品和医药领域具有广泛应用前景。但其不稳定性和低水溶性限制了实际应用。为保持芝麻酚原始生物活性,研究人员尝试将芝麻酚封装在纳米颗粒、胶束和环糊精中。然而,基于蛋白质载体的芝麻酚复合物体系尚未被研究。肌球蛋白作为肌肉中含量最高的蛋白,显著影响肉制品功能特性。目前,多酚与蛋白质之间的相互作用已被有效地用于改善蛋白质的功能性质,但芝麻酚与肌球蛋白的作用机制尚未探索。

本研究采用一系列的光谱法、分子对接法和分子动力学模拟等技术探讨芝麻酚与肌球蛋白相互作用的机制,并阐明相互作用对蛋白质功能特性的影响,为进一步研究肉类系统中多酚与蛋白质的相互作用以及蛋白质功能特性的改进提供了支持。研究结果将为进一步开发基于蛋白质的纳米载体提供理论依据。

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3 成果介绍

3.1 研究方法

本研究采用紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、荧光光谱和圆二色性 (CD) 分析研究一系列芝麻酚-肌球蛋白溶液,以获取有关复合物形成、猝灭机制和蛋白质构象变化。此外,通过分子对接和分子动力学模拟,获得了芝麻酚和肌球蛋白的结合模型,并阐明了两者间的相互作用以及蛋白质功能特性的改进。

3.2 研究结果

芝麻酚通过静态淬灭与肌球蛋白形成稳定的复合物,导致肌球蛋白构象和微环境发生改变。

芝麻酚以最低的结合亲和力(-6.2 kcal/mol)与肌球蛋白成功对接,肌球蛋白的Glu-477Cys-480Ile-481Glu-272Leu-271Leu-270残基与芝麻酚之间形成疏水相互作用。此外,肌球蛋白还通过Lys-273与芝麻酚的酚羟基相互作用,形成氢键(3.28 Å

最后,芝麻酚-肌球蛋白的结合作用和结构变化显著改善了肌球蛋白的溶解性和乳化性,同时降低了表面疏水性,防止了肌球蛋白的分子间聚集。

3.3 研究结论

芝麻酚对肌球蛋白的淬灭机制为静态淬灭,芝麻酚与肌球蛋白之间通过氢键和疏水相互作用形成稳定的复合物,芝麻酚-肌球蛋白的结合作用有利于改善肌球蛋白的溶解性和乳化性,防止肌球蛋白的分子间聚集。





4 专家简介

董娟,博士,教授。主要从事畜产品加工与质量安全控制方面的应用基础研究与产品开发工作,主持及参与国家自然科学基金、国家重点研发计划、兵团重大科技攻关计划课题等国家及省部级项目10余项。近年来,以第一作者或通讯作者Food ChemistryFood HydrocolloidsFoodsJournal of Molecular LiquidsJournal of Food ScienceInternational Journal of Food MicrobiologyMolecules等国际学术刊物上发表文章10篇,获省部级科技进步三等奖1项,获兵团“优秀青年教师”、“教学能手”、“优秀班主任”、“优秀毕业论文指导教师”等称号。

韩平,石河子大学食品学院研究生,主要研究方向为天然植物多酚对羊肉品质保鲜及应用研究。

5 团队介绍

石河子大学食品学院畜产品加工与质量安全控制方向主要围绕肉乳蛋精深加工质量安全控制理论和生产实际问题开展科学研究,主要研究方向包括牛羊肉及肉制品综合保鲜、新疆传统发酵肉制品质量安全控制研究、发酵乳制品研究方向、有害微生物风险评估方向、微生物耐药性方向、鸡蛋保鲜基础研究等。