蛋白質(zhì)-肽相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、蛋白質(zhì)的球形結(jié)構(gòu)域與另一蛋白質(zhì)的線狀肽鏈之間發(fā)生的相互作用被稱為蛋白質(zhì)-肽相互作用。該相互作用廣泛存在于生物體內(nèi)，在信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞凋亡、免疫系統(tǒng)以及其他許多生命過程中扮演著重要角色。相互作用中的蛋白質(zhì)也因此成為藥物設(shè)計(jì)的重要靶標(biāo)。本論文在已有研究的基礎(chǔ)上，通過分子動(dòng)力學(xué)模擬和能量計(jì)算的方式，對(duì)蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程中長(zhǎng)期被人們所忽視的肽鏈的柔性問題進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研，并對(duì)其中一組蛋白質(zhì)-肽復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和能量進(jìn)行了細(xì)致研究，從分子層面上解釋了復(fù)合

2、物之間親和力不同的原因，為肽鏈配體設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。
　　1.對(duì)蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程中肽鏈柔性的研究。為了系統(tǒng)地調(diào)研和定量地表征肽鏈的柔性在蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程中的重要性，從PDB數(shù)據(jù)庫(kù)中選取了20個(gè)不同的蛋白質(zhì)-肽復(fù)合物，對(duì)復(fù)合物及其自由狀態(tài)下的肽鏈進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬和能量計(jì)算。結(jié)果表明:在蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程中，肽鏈的構(gòu)型熵懲罰大于自身的變構(gòu)能而成為間接讀出能的主要內(nèi)容，這與傳統(tǒng)的生物分子識(shí)別過程中間接讀出能主要來(lái)源于變構(gòu)能不同;

3、其中，有15個(gè)復(fù)合物中肽鏈的構(gòu)型熵懲罰高于直接讀出能絕對(duì)值的一半以上，這表明熵效應(yīng)對(duì)蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程的影響不可忽略，證明了肽鏈的柔性在蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程中的重要性;肽鏈構(gòu)型熵懲罰與直接讀出能之間存在中等程度的負(fù)相關(guān)，表明肽鏈構(gòu)型熵懲罰的大小并不等同于熵效應(yīng)的大小。此外，對(duì)肽鏈構(gòu)型熵懲罰影響因素的討論，對(duì)殘基平均熵懲罰與肽鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的研究，對(duì)肽鏈的柔性與肽鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)和氫鍵之間關(guān)系的研究以及對(duì)自由狀態(tài)下肽鏈柔性的氨基酸傾向的統(tǒng)計(jì)研

4、究，都為深入了解蛋白質(zhì)-肽識(shí)別過程中肽鏈的柔性問題提供了理論依據(jù)。
　　2.對(duì)EHD1 EH domain與多條肽鏈相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬。在肽鏈柔性問題的調(diào)研過程中，EHD1 EH domain與分別含有NPF、DPF和GPF模體的三條肽鏈之間形成的三個(gè)復(fù)合物，由于其序列和結(jié)構(gòu)十分相似但親和力相差較大而引起了關(guān)注。為了研究三者親和力差異的具體原因，對(duì)3個(gè)復(fù)合物進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬、MM/GBSA計(jì)算和殘基能量分解分析，并結(jié)合F

5、oldX丙氨酸掃描實(shí)驗(yàn)確定了三個(gè)復(fù)合物中肽鏈上的熱點(diǎn)殘基，從結(jié)構(gòu)和能量?jī)蓚€(gè)角度闡明了親和力不同的原因，為肽鏈配體設(shè)計(jì)提供了有用信息。研究結(jié)果表明:范德華相互作用是引起三個(gè)復(fù)合物親和力差異的主要原因;肽鏈中模體殘基對(duì)復(fù)合物結(jié)合自由能的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于側(cè)面殘基;肽鏈中的側(cè)面殘基與蛋白質(zhì)之間的分子間氫鍵是提高側(cè)面殘基與蛋白質(zhì)之間范德華相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。因此，范德華相互作用和側(cè)面殘基的分子間氫鍵的形成能力成為EHD1 EH domain肽鏈配體設(shè)