高溫和定點突變方法對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)重要的組成成分之一，幾乎參與所有的生命過程和細胞活動。它在細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、生物代謝、細胞粘附、個體生長發(fā)育、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用等方面都扮演著重要的角色。大多數(shù)蛋白質(zhì)在生物細胞體內(nèi)都處于解聚和聚合的動態(tài)過程，并且其動態(tài)過程會受到細胞內(nèi)環(huán)境的影響，而這種動態(tài)特征又是實現(xiàn)其生理功能的前提條件。因此，研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化及穩(wěn)定性對了解生理功能的發(fā)揮具有重要意義。本論文主要采用分子動力學(xué)(Molecular Dynamics，

2、MD)模擬與操控式分子動力學(xué)(Steered Molecular Dynamics，SMD)模擬相結(jié)合的方法，選取了可傳播性海綿狀腦病(Transmissible Spongiform Encephalopathies，TSE)相關(guān)的朊蛋白體系和糖尿病相關(guān)的胰島素樣生長因子(Insulin-like Growth Factors，IGFs)與胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(IGF-binding proteins，IGFBPs)體系，從原子尺

3、度探討了蛋白質(zhì)分子內(nèi)及分子間相互作用與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)系，研究了升溫和定點突變方法對蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。這有助于更深入的理解蛋白質(zhì)相互作用的分子基礎(chǔ)，為相關(guān)的藥物分子設(shè)計和關(guān)鍵位點的檢測方法提供可行性建議。
　　論文主要由以下五部分組成:
　　第1章，對蛋白質(zhì)及其蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用進行簡要的介紹，并概述了研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性常用的方法和主要內(nèi)容。
　　第2章，介紹了分子動力學(xué)模擬和操控式分子動力學(xué)模擬方法的基

4、本原理。
　　第3章，使用MD模擬，結(jié)合單點丙氨酸突變方法研究了IGF-Ⅰ與IGFBPs之間的相互作用以及突變效應(yīng)對二者之間相互作用位點和結(jié)合能力的影響。研究發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ與IGFBPs靜態(tài)的結(jié)合位點在動態(tài)結(jié)構(gòu)中會發(fā)生變化，動力學(xué)方法有助于清楚地理解二者的結(jié)合機理。以占有率為準則篩選出六個突變位點，用丙氨酸突變掃描比較分析了突變對二者結(jié)合能力的影響。從原子尺度上解釋了IGF-Ⅰ與IGFBPs之間的相互作用機理，詳細分析了突變效應(yīng)

5、對構(gòu)象和結(jié)構(gòu)的影響，從新的角度更加詳盡的闡釋了定點突變體系所表現(xiàn)出來的生物化學(xué)性能并不能直接用于表征被突變殘基的生物學(xué)功能這一觀點。
　　第4章，分別采用單點突變和多點突變方法研究了IGFBP4與IGF-Ⅰ之間的相互作用情況以及關(guān)鍵結(jié)合位點的分布特征，并對反極性定點突變方法對二者之間相互作用的影響進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，定點突變不一定會直接引起解螺旋的發(fā)生，并且二級結(jié)構(gòu)的變化并不是影響二者之間結(jié)合能力的根本原因。因此，采用定點突變的

6、方法來研究單個殘基在整個體系中的生物學(xué)活性是不合適的。多點突變的結(jié)果也說明，突變效應(yīng)并不一定隨著突變位點的增加而增加，突變位點的選擇才是有效定點突變的關(guān)鍵所在。
　　第5章，研究了溫度誘導(dǎo)動物朊蛋白的解折疊機理，探討了不同溫度對動物朊蛋白的解折疊路徑的影響，并比較分析了三級結(jié)構(gòu)略有不同的兩個動物朊蛋白的解折疊信息。研究發(fā)現(xiàn)，不同溫度下二級結(jié)構(gòu)解折疊順序相似，與文獻中的研究結(jié)論一致。β-折疊在兩個動物朊蛋白體系中都是非?；钴S的二級結(jié)