烷基调控疏水辅助增强胆碱羧酸盐离子液体中α-螺旋Magainin的氢键定向溶剂化调控

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Alkyl-Tuned Hydrophobic Assistance Boosts Hydrogen Bond-Directed Solvation Regulation of α-Helix Magainin in Choline Carboxylate Ionic Liquids

本文通过分子动力学（MD）模拟，系统揭示了胆碱羧酸盐离子液体（ChoCn ILs）中阴离子烷基链长度和浓度对α-螺旋抗菌肽Magainin 2（Mag2）结构稳定性的调控机制。研究发现，长链阴离子（如C10-）通过形成胶束样组装体包裹肽段，而中等链长（C6-）则通过羧基锚定，协同静电/疏水作用减少水分子氢键竞争，从而显著增强螺旋稳定性。该研究为理性设计离子液体蛋白稳定剂提供了理论依据。

　　

计算方法

所有分子动力学（MD）模拟均使用GROMACS计算软件（版本2021.6）进行。α-螺旋肽Mag2的结构从蛋白质数据库（PDB ID: 2MAG）获得。ChoCn（n = 2, 6, 10）离子液体的原子部分电荷通过DFT计算在M062X/6-311G**水平下获得，使用在Gaussian 09软件和Multiwfn 3.8包中实现的RESP2方法，详细参数见表S1。AMBER 14SB力和GAFF2力场分别用于描述肽和离子液体。使用TIP3P模型表示水分子。所有系统在立方盒子中构建，并通过添加Na⁺或Cl^-离子中和至生理盐浓度（0.15 M）。每个系统首先进行能量最小化，然后在NVT和NPT系综下依次平衡。生产模拟在1 bar和310 K条件下进行，时长为500 ns，步长为2 fs。使用VMD和PyMOL进行轨迹可视化和分析。

ChoCn离子液体溶剂中Mag2的结构稳定性

Mag2的结构稳定性通过关键结构参数进行了全面表征，包括均方根偏差（RMSD）、均方根涨落（RMSF）、回转半径（R_g）和溶剂可及表面积（SASA）。统计值如图2所示，其时间波动如图S1所示。初始RMSD分析显示，Mag2在纯水中存在显著的构象波动（RMSD平台接近0.86 nm），表明其天然α-螺旋构象被破坏。

结论

通过使用MD模拟，研究了具有不同阴离子烷基链长度和浓度的ChoCn离子液体（n = 2, 6, 10）中α-螺旋肽Mag2的结构和溶剂化行为。对关键结构参数（RMSD、RMSF、R_g和SASA）和构象快照的评估共同表明，具有较长阴离子烷基链的ChoCn离子液体能稳定Mag2的α-螺旋结构，且在较高的离子液体浓度下效果增强。FEL分析进一步揭示，0.50 M胆碱己酸盐（ChoC6）以及0.20 M或0.50 M胆碱癸酸盐（ChoC10）系统能有效保持Mag2的螺旋结构完整性。