微菌素J25β发夹区域的分子动力学研究

发布时间：2020-08-24 16:50

【摘要】：微菌素J25是由21个氨基酸组成的套索性多肽。它的氮端的第1位甘氨酸与第8位谷氨酸形成了一个环状结构,第9位到第21位氨基酸形成的线型尾巴从环中穿过,第19位的苯丙氨酸和第20位的酪氨酸的芳香族侧链跨越在环的两侧来稳定其结构。这种独特的结构使微菌素J25不仅具备抗菌肽的一般特点之外,还具有热稳定性、耐酸性、以及对蛋白酶具有一定的抗性等显著优点。生化实验研究证明微菌素J25首先与病原菌细胞膜表面的FhuA结合,然后通过TonB/ExbB/ExbD形成的质子动力能量打开FhuA底部的塞子,使微菌素J25进入细胞内。最后依靠细胞内的转运蛋白SbmA把微菌素转运到RNA聚合酶处。通过与RNA聚合酶的结合、抑制其发挥正常作用从而来达到杀菌的目的。已有的实验表明微菌素J25的环状结构主要是与RNA聚合酶结合;但对微菌素J25的β发夹区域的功能有很大争议。争议的焦点是它在与FhuA的结合过程中是否起着主要作用。已有生化实验对微菌素J25的β发夹区域的第12、13、15位氨基酸进行饱和突变,突变后的微菌素J25相对杀菌效率改变极大,但杀菌效率提升的原因并不知道。我们选取了相对杀菌率为0.67、1、3.9、4.8四个微菌素J25突变体进行分子动力学模拟,通过对模拟结果分析我们发现对β发夹区域的个别氨基酸进行改变可以显著地改变其与FhuA的自由结合能的大小。同时我们发现在结合能显著提升的两个微菌素J25突变体中第12位的组氨酸对自由结合能的贡献很大,贡献值约为总自由结合能的一半。这些结果可以说明微菌素J25的β发夹区域对于其与FhuA的结合至关重要。比较四个体系的自由结合能与相对杀菌效率可以发现,相对杀菌效率的高低与自由结合能的大小呈正相关性,我们可以推测该生化实验中微菌素J25突变后杀菌效率的改变与它和FhuA的结合强弱有很大关系。我们的实验结果对提高微菌素的杀菌效率、对套索型多肽的药物设计具有深远的借鉴意义。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.12;TQ465
【图文】：

侧链,黑色,端线,肽键

191 微菌素 J25 的结构。Gly1 和 Glu8 形成了异构肽键（红色部分）。Phe19 和 Tyr20 跨侧（黄色部分），从而稳定微菌素 J25 的结构。His5（黑色部分）与转运蛋白 SbmA切相关，Gly21（黑色部分）对 RNA 聚合酶的抑制至关重要，Tyr9（灰色部分）抑制吸链。1 The structure of microcin j25. Gly1 and Glu8 form isomeric peptide bonds (red part). Pheyr20 cross on both sides (yellow part) of the loop, thereby stabilizing the structure of micro The His5 (black part) is closely related to the binding of the transporter SbmA, Gly21 (blacis essential for the inhibition of RNApolymerase, and Tyr9 (grey part) inhibits the respiratochain.MccJ25 的环是由 N 端的第一位甘氨酸和第八位的谷氨酸侧链连接而成。氨基酸组成的 C 端线型尾巴从环中穿过（无共价相互作用和空间位阻），型尾巴是通过第 19 位的苯丙氨酸和第 20 位的酪氨酸的芳香族侧链跨越在

盒子,二维周期,镜像,中粒

上海交通大学硕士学位论文 <12min( , , ) (可以用图 2-1 来解释周期性边界条件的概念。下图中的九个方格代表在最中心的一个盒子是我们模拟的体系。位于其周围的八个盒子，模拟体系的周期性镜像。镜像也就是模拟体系的复制品。其中的状的情况一模一样。在模拟的过程中会发生粒子的不停运动，这样的向一个方向移出中间的格子，而周围的格子从而补充进相同的粒子模拟过程中位于体系内的粒子数始终保持不变。

谷氨酸,残基,参数

40图 2-2：标准谷氨酸残基参数Figure2-2: The parameters of standard glutamic acid residues

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