若干蛋白質與配體識別分子機制的理論計算.pdf

1、蛋白質主要是通過結構變化及分子之間的相互作用而發(fā)揮生物學功能。目前，理論計算已經(jīng)成為研究蛋白質功能的有效手段。蛋白質結構的動態(tài)變化及其與配體間結合自由能的準確計算，是分子模擬研究蛋白質功能的核心問題之一。本文綜合利用同源模建、量子化學、分子動力學模擬及結合自由能計算等理論計算方法，分別研究了野生型αⅡbβ3整合素及其幾種重要突變體與配體RGD的結合能力，AuroraA與兩種小分子抑制劑之間的相互作用模式，不同二價陽離子對牛痘相關激酶構象

2、的影響，以及考察了不同電荷模型對蛋白質與配體結合自由能計算的影響。主要內(nèi)容包括:
　　1、采用分子動力學模擬和結合自由能計算相結合的方法，證實了將αⅡbβ3整合素中β3整合素252位上的Ala突變成Asp時，會導致配體的結合能力下降;當同時合并一個ADMIDAS殘基(D126A或D127A)突變時，配體的結合能力增強;而同時合并兩個ADMIDAS殘基(D126A/D127A)突變時，配體的結合能力基本消失。
　　2、采用基于

3、GPU加速的長時間尺度分子動力學模擬和結合自由能計算相結合的方法，分別對高親和力抑制劑HPM和低親和力抑制劑2JZ與AuroraA的結合機制進行研究。結果表明范德華相互作用是抑制劑與AuroraA結合的主要驅動力，而非極性溶劑化能也提供了輕微的有利貢獻。HPM具有更高親和力的原因是能夠與AuroraA產(chǎn)生更強的疏水作用，并且與AuroraA中的殘基Arg137之間形成了穩(wěn)定的氫鍵作用。
　　3、采用同源模建和分子動力學模擬方法探討

4、二價金屬離子Mg2+和Mn2+，對牛痘相關激酶(VRKs)家族三個成員(VRK1，VRK2和VRK3)的結構穩(wěn)定性和動態(tài)行為的影響，模擬結果證實活性位點處Mg2+的結合有助于穩(wěn)定VRK1和VRK2的結構，Mn2+穩(wěn)定VRK2的結構，而無論有無金屬離子的結合，假激酶VRK3的結構都非常穩(wěn)定。
　　4、分別考察了AM1(Austin Method，version1)-BCC(Bond Charge Correction)，MNDO(M

5、odified Neglectof Diatomic Differential Overlay),PM5(Parameterisation Model,version5),MUL(Mulliken),CM2(Charge Model2),CM3(Charge Model3),RESP(Restrained Electrostatic Potential)和QM/MM(Quantum Mechanics/Molecular Mechani

6、cs)這八種不同電荷模型，對MM/PBSA方法計算蛋白質與配體結合自由能準確性的影響。三個測試體系的計算結果顯示MNDO電荷比較適合于PKB(Protein Kinase B)體系，QM/MM電荷比較適合于CDK2(Cyclin-Dependent Kinases 2)體系，而所考察的八種電荷模型對結構差異很大的配體綁定到不同蛋白質的復合物體系預測效果不佳。
　　由以上結果可知，αⅡbβ3整合素中Ala252殘基與配體的結合能力有