在蛋白质中，盐桥影响蛋白质的功能及理化性质，如酶的催化、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-DNA/RNA相互作用、分子识别等，但是盐桥形成机制目前还不清楚。青岛能源所仿真模拟团队利用该团队优化的pH滴定方法，测量了GB3中4对盐桥在不同温度条件下盐桥的强度（见图1），并阐明了盐桥形成的机制。
　　 研究发现，蛋白质盐桥会随着温度的升高而增强，通过范德霍夫方程(-2.303DpKa = DH/RT -DS/R）拟合得到DH 和DS，DH > 0和DS > 0, 表明熵驱动了盐桥的形成，而焓变不利于盐桥的形成（表1）。随后，我们采用分子动力学模拟方法计算了盐桥自由能随温度的变化，结果和实验结论一致。计算研究表明，去溶剂化熵对盐桥的形成起到了主导作用（见图2），即盐桥的形成导致了原本围绕在离子周围的水分子被释放，从而增加了溶剂的熵值。

　　

　　 以上研究由青岛能源所仿真模拟团队姚礼山研究员主持完成，获得国家自然科学基金的支持。


图1 优化的pH滴定方法



表1 盐桥的热动力学参数




图2 分子动了学模拟盐桥（H31-E27）形成所需的自由能
Ning Zhang,^? Yefei Wang,^? Liaoyuan An, Xiangfei Song, Qingshan Huang, Zhijun Liu and Lishan Yao*

Entropy Drives the Formation of Salt Bridges in Protein GB3. Angew. Chem.-Int. Edit.,2017.( ?co-author, just accepted, DOI: 10.1002/anie.201702968)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201702968/full