余瑞璜EET电子理论 vs蛋白质分子的键络参数 (1)

1978年，余先生发表《固体与分子经验电子理论》(EET)，48年过去，弹指一挥间。

我从1993年开始探索EET，到今天已经33年，我一直盯着余先生EET里的“分子”，这个“分子”不是水分子，也不是C60分子，而是晶体蛋白质分子。

编号为3UC8的蛋白质晶体，空间群为95号，一个晶胞包含8个蛋白质分子，每个蛋白质分子包含599个原子，不计氢原子。也就是说，对于3UC8蛋白质晶体，一个晶胞包含4792个原子。

请想象4792个原子组成的空间键络？

我可以告诉你的是，3UC8蛋白质晶体中，有599个局域团簇中心，原子围绕团簇中心如何分布？它们的配位数是多少？

用EET计算蛋白质分子的价键参数，首先需要计算空间群每类占位原子的原子环境，进而求得EET的键络参数，最后求解EET的价键参数。

       我不懂晶体蛋白质生物学，我也不懂晶体蛋白质化学。但是，一旦晶体蛋白质落入到空间群里，晶体蛋白质的大部分问题就变成了一个数学问题，同时也勾画出了蛋白质分子的物理图像。此时此刻，晶体蛋白质也钻进了我的AEC(原子环境计算)。

       3UC8蛋白质晶体属于属于四方结构，点阵参数a= 36.848，b= 36.848，c= 66.212，单位为埃。空间群为P 43 2 2，是95号空间群。

        3UC8蛋白质晶体完整的晶体学数据，来自PDB数据库。全部数据有599行，原子占位对应95号空间群的8d(x,y,z)占位，保留5行，示例说明。

ATOM   1   N N   . GLY A 1 1  ? 12.338 -10.336 5.090   1.00 15.24 ? -1   GLY A N   1

ATOM   2   C CA  . GLY A 1 1  ? 10.932 -10.533 5.553   1.00 13.05 ? -1   GLY A CA  1

ATOM   3   C C   . GLY A 1 1  ? 10.003 -9.708  4.745   1.00 12.06 ? -1   GLY A C   1

ATOM   4   O O   . GLY A 1 1  ? 8.918  -10.115 4.413   1.00 12.34 ? -1   GLY A O   1

ATOM   5   N N   . ASP A 1 2  ? 10.401 -8.414  4.495   1.00 11.90 ? 1    ASP A N   1

秘书Al解读如下：

1. ATOM

英文：Record name 中文：记录类型（表示这是原子坐标行）

PDB 文件中常见的记录类型包括：

• ATOM：蛋白质或核酸的标准原子

• HETATM：非标准原子（如配体、金属离子、水）

2. 1

英文：Atom serial number 中文：原子序号

这是该原子在整个结构中的编号。

3. N

英文：Atom name 中文：原子名称

例如：

• N（主链氮）

• CA（α碳）

• C（主链羰基碳）

• O（主链羰基氧）

4. N

英文：Alternate location indicator 中文：可选构象标记

通常为：

• . 或空白：没有替代构象

• A、B：表示不同构象

5. .

英文：Insertion code / Placeholder 中文：插入码（或占位符）

在某些格式中用于表示残基插入（如 10A、10B），这里为占位符。

6. GLY

英文：Residue name 中文：氨基酸残基名称

三字母代码：

• GLY      = 甘氨酸

• ASP      = 天冬氨酸

• ALA      = 丙氨酸

• 等等

7. A

英文：Chain identifier 中文：链标识符

例如：

• A 链

• B 链

• C 链 用于区分蛋白质的不同链。

8. 1

英文：Residue sequence number 中文：残基序号

表示这是第 1 个氨基酸。

9. 1

英文：Residue ID / Model number 中文：模型编号（或残基 ID）

在 mmCIF 格式中常出现，用于区分不同模型。

10. ?

英文：Uncertainty / Placeholder 中文：不确定性标记（占位符）

在 mmCIF 中常用 ? 表示“未知或未提供”。

11–13. 12.338 -10.336 5.090

英文：Cartesian coordinates (x, y, z) 中文：笛卡尔坐标（x, y, z）

单位：Å（埃，10⁻¹⁰ m）

14. 1.00

英文：Occupancy 中文：占有率

表示该原子在晶体中出现的概率：

• 1.00      = 100%

• <1.0      = 多构象或部分占位

15. 15.24

英文：B-factor / Temperature factor 中文：B 因子 / 温度因子

反映原子位置的热运动或不确定性。 数值越大 → 原子越“模糊”。

16. ?

英文：Additional annotation 中文：附加注释（未知）

mmCIF 中常用 ? 表示未提供。

17. -1

英文：Formal charge 中文：形式电荷

例如：

• -1 =      带负电

• +1 =      带正电

• 0 = 中性

18–20. GLY A N

英文：Full atom identifier 中文：完整原子标识符

格式： Residue name + Chain + Atom name 用于唯一标识该原子。

21. 1

英文：Model number 中文：模型编号

如果结构包含多个模型（如 NMR），这里区分不同模型。

✔ 总结（最简对照表）

支持单位：