分子動力學(xué)模擬研究活化劑對葡萄糖激酶活性的影響及活化機理

姚雪霞

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，江蘇 南京210031）

分子動力學(xué)模擬研究活化劑對葡萄糖激酶活性的影響及活化機理

姚雪霞

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，江蘇 南京210031）

葡萄糖激酶（GK）催化葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?－磷酸葡萄糖，是糖代謝的第一步；GK的活性改變對葡萄糖的代謝影響很大.通過分子動力學(xué)模擬研究了葡萄糖激酶活化劑（GKA）對GK活性的影響，探討了GKA的活化機理.包結(jié)自由能分析表明，范德華作用是GK和GKA體系的主要驅(qū)動力；與此同時，葡萄糖使得GK和GKA的結(jié)合增強.構(gòu)象分析結(jié)果表明，GKA能夠在一段時間內(nèi)限制GK的構(gòu)象，但不能長久維持GK的活化構(gòu)象不變，這和以往的實驗結(jié)果相一致.相關(guān)理論分析結(jié)果不僅有利于從原子水平解釋GKA的活化機理，也可為設(shè)計新的用于糖尿病治療的GKA提供一定的理論參考.

葡萄糖激酶；活化劑；活性；活化機理；分子動力學(xué)模擬

葡萄糖激酶（GK）催化葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?－磷酸葡萄糖，是糖代謝極為關(guān)鍵的一步，所以GK活性異常在糖代謝紊亂的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用［1－2］.文獻［3］對GK的晶體結(jié)構(gòu)和催化過程進行了研究，認(rèn)為GK存在三種構(gòu)象，即：關(guān)閉型、開啟型和超開啟型.其中，前兩種為活性構(gòu)象，第3種為非活性構(gòu)象.其催化過程如下：當(dāng)血糖濃度較低時，GK主要以穩(wěn)定的超開啟構(gòu)象存在，當(dāng)葡萄糖分子與之結(jié)合后，其構(gòu)象緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟型構(gòu)象，然后轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉型構(gòu)象，在ATP存在下同時發(fā)生酶催化反應(yīng)——葡萄糖磷酸化.反應(yīng)結(jié)束后GK回復(fù)到開啟型構(gòu)象，同時釋放出6－磷酸葡萄糖（G6P）和ADP.若有新的葡萄糖分子結(jié)合則繼續(xù)發(fā)生磷酸化，進入快循環(huán)；……