水蛭素-凝血酶體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬與分析.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、分子生物學(xué)和計(jì)算化學(xué)的發(fā)展，蛋白質(zhì)理論模擬已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，為生物大分子的實(shí)驗(yàn)以及藥物分子設(shè)計(jì)都提供了有力的支持。分子動(dòng)力學(xué)是分子模擬手段中最為常見(jiàn)和有效的模擬手段之一。本文利用分子動(dòng)力學(xué)對(duì)水蛭素進(jìn)行了穩(wěn)定性研究和修飾位點(diǎn)預(yù)測(cè)，并且用拉伸分子動(dòng)力學(xué)對(duì)水蛭素/凝血酶體系進(jìn)行相互作用的研究。 水蛭素是有65個(gè)氨基酸殘基的單鏈蛋白質(zhì)，具有良好的抗凝血性質(zhì)。水蛭素分子可分為N域和C域兩個(gè)功能域。N域有3個(gè)二硫鍵

2、，結(jié)構(gòu)緊密，C域柔性很大。水蛭素在不同的條件下都顯示出很強(qiáng)的穩(wěn)定性，而唯一能使水蛭素失活的條件是高溫和強(qiáng)堿性條件。為了從分子水平解釋水蛭素失活的原因，本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬水蛭素在高溫和強(qiáng)堿性條件下的構(gòu)象和狀態(tài)，結(jié)果顯示水蛭素的C域在該條件下發(fā)生折疊，從而導(dǎo)致了水蛭素的失活。 水蛭素是迄今為止發(fā)現(xiàn)的特異性最好的凝血酶抑制劑，但由于其血漿半衰期很短，嚴(yán)重限制了其在臨床上的抗凝應(yīng)用。聚乙二醇(PEG)修飾是常用的提高蛋白和多肽類藥物

3、血漿半衰期的方法，PEG修飾水蛭素的位點(diǎn)通常是賴氨酸殘基，但由于水蛭素的賴氨酸殘基較多，導(dǎo)致修飾產(chǎn)物較雜，而實(shí)驗(yàn)手段確定水蛭素的PEG修飾位點(diǎn)比較困難。本文通過(guò)對(duì)水蛭素的分子動(dòng)力學(xué)模擬，采用溶劑可及表面積作為判定賴氨酸殘基修飾可能性的判斷標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測(cè)了液相修飾條件下水蛭素的PEG修飾位點(diǎn)，并且通過(guò)對(duì)水蛭素＼凝血酶體系的模擬推斷了水蛭素在固相條件下的修飾位點(diǎn)。結(jié)果表明在液相修飾的時(shí)候，水蛭素在水溶液中可被修飾的賴氨酸殘基除Lys47外，都容

4、易被修飾。而在固相修飾的時(shí)候，水蛭素僅Lys35，Lys27容易被修飾，而且要得到活性高，穩(wěn)定性好的修飾產(chǎn)物，Lys35可能是比較好的修飾位點(diǎn)。 水蛭素的N域與凝血酶的活性位點(diǎn)作用，而柔性很大的C域和凝血酶的次級(jí)纖維蛋白酶原識(shí)別位點(diǎn)作用。C域和N域和凝血酶不同部位的協(xié)同作用使得水蛭素/凝血酶復(fù)合體很穩(wěn)定。本文用拉伸分子動(dòng)力學(xué)方法研究了水蛭素和凝血酶之間的獨(dú)特相互作用。結(jié)果顯示，水蛭素的C域和IN域的共同作用使得水蛭素/凝血酶復(fù)合