若干蛋白質(zhì)與配體識(shí)別分子機(jī)制的理論計(jì)算.pdf

1、蛋白質(zhì)主要是通過(guò)結(jié)構(gòu)變化及分子之間的相互作用而發(fā)揮生物學(xué)功能。目前，理論計(jì)算已經(jīng)成為研究蛋白質(zhì)功能的有效手段。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化及其與配體間結(jié)合自由能的準(zhǔn)確計(jì)算，是分子模擬研究蛋白質(zhì)功能的核心問(wèn)題之一。本文綜合利用同源模建、量子化學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)模擬及結(jié)合自由能計(jì)算等理論計(jì)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(jié)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(jià)陽(yáng)離子對(duì)牛痘相關(guān)激酶構(gòu)象

2、的影響，以及考察了不同電荷模型對(duì)蛋白質(zhì)與配體結(jié)合自由能計(jì)算的影響。主要內(nèi)容包括:
　　1、采用分子動(dòng)力學(xué)模擬和結(jié)合自由能計(jì)算相結(jié)合的方法，證實(shí)了將αⅡbβ3整合素中β3整合素252位上的Ala突變成Asp時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配體的結(jié)合能力下降;當(dāng)同時(shí)合并一個(gè)ADMIDAS殘基(D126A或D127A)突變時(shí)，配體的結(jié)合能力增強(qiáng);而同時(shí)合并兩個(gè)ADMIDAS殘基(D126A/D127A)突變時(shí)，配體的結(jié)合能力基本消失。
　　2、采用基于

3、GPU加速的長(zhǎng)時(shí)間尺度分子動(dòng)力學(xué)模擬和結(jié)合自由能計(jì)算相結(jié)合的方法，分別對(duì)高親和力抑制劑HPM和低親和力抑制劑2JZ與AuroraA的結(jié)合機(jī)制進(jìn)行研究。結(jié)果表明范德華相互作用是抑制劑與AuroraA結(jié)合的主要驅(qū)動(dòng)力，而非極性溶劑化能也提供了輕微的有利貢獻(xiàn)。HPM具有更高親和力的原因是能夠與AuroraA產(chǎn)生更強(qiáng)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(dòng)力學(xué)模擬方法探討

4、二價(jià)金屬離子Mg2+和Mn2+，對(duì)牛痘相關(guān)激酶(VRKs)家族三個(gè)成員(VRK1，VRK2和VRK3)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)行為的影響，模擬結(jié)果證實(shí)活性位點(diǎn)處Mg2+的結(jié)合有助于穩(wěn)定VRK1和VRK2的結(jié)構(gòu)，Mn2+穩(wěn)定VRK2的結(jié)構(gòu)，而無(wú)論有無(wú)金屬離子的結(jié)合，假激酶VRK3的結(jié)構(gòu)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(duì)MM/PBSA方法計(jì)算蛋白質(zhì)與配體結(jié)合自由能準(zhǔn)確性的影響。三個(gè)測(cè)試體系的計(jì)算結(jié)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(duì)結(jié)構(gòu)差異很大的配體綁定到不同蛋白質(zhì)的復(fù)合物體系預(yù)測(cè)效果不佳。
　　由以上結(jié)果可知，αⅡbβ3整合素中Ala252殘基與配體的結(jié)合能力有