JAK2蛋白热点氨基酸与配体相互作用理论计算预测及新方法的应用

发布时间：2020-07-21 12:54

【摘要】：JAK2蛋白是非受体酪氨酸激酶Janus激酶家族的关键成员,它能通过信号通路JAK2-STAT3/STAT5来实现对不同细胞生理过程的调控。由于JAK2蛋白的变异(V617F)与多种髓性疾病的发病机制相关,故发现JAK2蛋白抑制剂在治疗相关疾病中的重要性尤为显著。在本文中,我们采用了一种新计算方法丙氨酸扫描-相互作用熵(AS-IE)来定量评估蛋白质-配体体系中残基特异性结合自由能(包括焓贡献和熵贡献),以此预测对JAK2蛋白与配体结合体系稳定性起主要作用的氨基酸。根据热点氨基酸能对现有小分子抑制剂进行一定优化或者设计新的结合力更强的化合物。该方法不仅可以对特异性残基-配体结合强度进行定量分析,也能更精确的评估蛋白质-配体总结合自由能。在本文中,我们选取了14个JAK2蛋白-配体结合系统(全部具有晶体结构及结合数据),通过AS-IE来评估蛋白-配体结合位点附近的各个氨基酸对总结合自由能的贡献,数个残基被预测其对复合体系稳定性的贡献高于其他残基。根据对特异性残基与小分子结合强度的评估得到蛋白-配体总结合自由能。与应用MM/GBSA方法获得的数据相比,用AS-IE方法计算的JAK2-配体总结合自由能与实验测量的数据符合更好。基于AS-IE在JAK2蛋白-配体小分子结合能预测中的准确性,我们利用SPECS小分子数据库针对JAK2蛋白为靶向蛋白质做了筛选,对打分排在前面的小分子做了AS-IE计算,并对对接得到的蛋白-配体结构中各特异性残基与相应小分子的结合强度及总结合自由能进行了分析,以期给今后JAK2蛋白新抑制剂的研发提供参考。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.4
【图文】：

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华东师范大学硕士学位论文以 EPO(促红细胞生成素)为例，在正常生理条件下 EPO 与红细胞的跨膜受体结合时EPOR(促红细胞生成素受体)发生二聚化，使得胞浆内与受体结合的 JAK2 蛋白磷酸化激活，受体上产生信号转导因子的停靠位点，从而相应因子(如 STAT3/5 等)被激活并从受体脱离，直接转移到细胞核并激活目标基因的特异性转录。从而红细胞可以维持正常的生理功能，分化和增殖调节等9-10。

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华东师范大学硕士学位论文关疾病 MPN 与小分子抑制剂增殖性肿瘤（MPN）是异质性的一组疾病，其特征在于外周血中一种的细胞增殖，与急性白血病不同。概念最开始为骨髓增生性疾病（Milliam Dameshek 于 1951 年提出11，后来在 WHO(世界卫生组织)分类增殖性肿瘤（MPN）12，这反映了潜在的克隆遗传变化同时也是该组如图 1.2-1 所示，MPN 大概可以分为以下几类：真性红细胞增多症（PMF）；慢性粒细胞性白血病（CML）等13。临床表现包括：苍白症除外），瘀斑，脾脏肿大（脾大），发热和手臂面部的疼痛等，且生相互转变。

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华东师范大学硕士学位论文游因子使该转导系统将被激活，相关信息得以传导。然而，一旦 JAK2 蛋白上发生变异，JAK-STAT3/5 通路将持续活跃导致细胞的新陈代谢异常。比如在骨髓增殖性疾病中具有相对较高发生率(主要在造血祖细胞的造血干细胞集落中发现)的 V617F 变异，该变异位于假激酶域，即在 617 位上的缬氨酸残基(Valine)突变为苯丙氨酸(Phenylalanine)，JAK2的假激酶结构域不能如正常情况一样对相邻的激酶结构域(SH1)实施负调控，导致 JAK2自磷酸化后激酶活性增加17-19。也就是说，即使 JAK2 不依赖于细胞因子与其同源受体的结合，JAK2 蛋白也能实现自动磷酸化以及活化并使下游因子并使所在信号通路处于异常激活状态，导致相关细胞增殖失控甚至凋亡。所以针对 JAK2 变异蛋白抑制剂的研究尤为重要。

【参考文献】