芳香烃受体—配基互作模式的分子动力学模拟

发布时间:2018-05-23 21:34

  本文选题:分子模拟 + 分子对接 ; 参考:《西南交通大学》2017年硕士论文


【摘要】:芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)属于配体依赖性的碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)转录因子超家族中的 PAS(Per-Arnt-Sim)亚家族,可通过与一些环境污染物结合激活下游多种基因表达,进而介导致癌、致畸和生物转化等作用。AhR配体可以分为合成配体与天然配体两类,合成配体包括有毒的卤代芳香烃类(HAHs),多环芳香烃类(PAHs)及其衍生物,如多氯代二苯并-对-二恶英(PCDDs),二苯并呋喃(PCDFs),四氯二苯并-p-二恶英(TCDD)等;在非环境污染物作为配体时AhR则扮演不同的生理学角色,如影响细胞生长、分化和凋亡,调控自身免疫,炎症以及癌症进程。本文通过对野生型(WT)和三个突变模型(Phe289Ala,Tyr316Ala,Ile319Ala)利用GROMACS软件包中的amber99sb力场进行分子动力学模拟,从蛋白稳定性,蛋白结构变化,蛋白结合腔变化,及蛋白和配体结合能力4个方面分析三个残基的门控作用。通过对AhR LBD与不同配体形成的复合物结构进行分子动力学模拟,从蛋白与配体结合模式,配体结合能量变化,蛋白结构变化和结合腔变化4个方面分析不同配体对AhR LBD结构域产生的影响。研究发现Phe289、Tyr316、Ile319三个疏水性氨基酸残基的突变将会降低AhR配体结合结构域(AhRLBD)环境的稳定性,并且通过疏水联系扮演一个"门控"残基的作用。整体的结构分析表明结合腔附近的突变会降低结合腔的稳定性,导致明显的柔性变化并且导致配体活性降低和逃逸。把AhR与不同类型的配体进行模拟,发现不同的配体在AhR LBD结构域中有不同的结合位点。然而一些关键的氨基酸残基,如Phe289,Phe318,Gln377等。这些氨基酸残基位点对于不同的配体可能有不同的构象以更加契合小分子从而牢牢结合小分子配体。我们同样发现氨基酸残基Phe289,Ile319和Met342对于不同配体具有较高的能量贡献。同时AhR在宏观上可以调整自己的构象与形状从而适应不同结构的配体,主要的柔性运动发生在A-B-loop以及E-alpha上。本研究结果为深入认识配体对AhR蛋白的作用机制,以及以AhR蛋白为靶点的药物设计、筛选和产品开发提供了重要理论依据。
[Abstract]:Aryl hydrocarbon receptor AhR belongs to the basic helix-loop-helix-helixhlhh transcriptional factor superfamily of ligand-dependent alkaline helix-loop-helix-helixhlhh, which can activate downstream gene expression by binding with some environmental pollutants, and then mediate carcinogenesis. Teratogenicity and biotransformation. AhR ligands can be divided into synthetic ligands and natural ligands. The synthetic ligands include toxic halogenated aromatic hydrocarbons (HAHsN), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their derivatives. For example, PCDDs, dibenzofuran, tetrachlorodibenzo-pdioxin (TCDD) and AhR play different physiological roles when non-environmental pollutants are used as ligands, such as affecting cell growth, differentiation and apoptosis. Regulate autoimmune, inflammation and cancer progression. In this paper, by using the amber99sb force field in the GROMACS software package, the molecular dynamics simulation was carried out on the wild type of WTT and three mutant models, Phe289Ala-Tyr316AlaAla-Ile319Ala. from the aspects of protein stability, protein structure change and protein binding cavity change, the molecular dynamics simulation was carried out by using the amber99sb force field in the GROMACS software package. And four aspects of binding ability of protein and ligand were used to analyze the gating effect of the three residues. Through the molecular dynamics simulation of the complex structure between AhR LBD and different ligands, the ligand binding energy was changed according to the binding pattern of protein and ligand. The effects of different ligands on AhR LBD domain were analyzed in four aspects: protein structure change and binding cavity change. It was found that the mutation of three hydrophobic amino acid residues in Phe289 Tyr316Amino Ile319 would reduce the stability of the AhR ligand binding domain AhRLBD1, and play the role of a "gated" residue through hydrophobic connections. The overall structural analysis shows that the mutation near the binding cavity decreases the stability of the binding cavity, leads to obvious changes in flexibility and leads to the decrease of ligands activity and escape. By simulating AhR with different types of ligands, it was found that different ligands had different binding sites in the AhR LBD domain. However, some key amino acid residues, such as Phe289, Phe318GN 377, etc. These amino acid residues may have different conformations for different ligands to more closely align with small molecules and thus bind to small molecular ligands. We also found that amino acid residues Phe289 Ile319 and Met342 have high energy contribution to different ligands. At the same time, AhR can adjust its conformation and shape to suit the ligands with different structures. The main flexible motion occurs on A-B-loop and E-alpha. The results provide important theoretical basis for further understanding the mechanism of ligands acting on AhR protein, as well as for drug design, screening and product development targeting AhR protein.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q50

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 任均田,张弛 ,林祥通;配体结合分析的某些进展[J];国外医学(放射医学分册);1985年02期

2 任均田,李振甲;配体结合分析的某些进展[J];国外医学.临床生物化学与检验学分册;1986年04期

3 宝福凯;整合素与配体结合的特征决定细胞游走速度[J];生理科学进展;1998年01期

4 刘志国,江会峰,屈伸;VLDL-受体的配体结合结构域结构分析[J];生物信息学;2003年01期

5 曹旭;林东海;;附睾特异分泌蛋白Lipocalin13的原核表达和纯化及其与配体结合特性的分析[J];药物生物技术;2010年02期

6 刘志国,屈伸,宗义强,邓耀祖,冯宗忱;VLDL-R中配体结合重复序列的结合特性及结构分析[J];华中科技大学学报(医学版);2004年05期

7 王文宁;翁经纬;张明杰;;PSD-95-PDZ12的动力学性质及其对配体结合的调节[J];生物物理学报;2009年S1期

8 张磬,叶玉珍,丁达夫;甾体激素受体功能特异性的结构基础[J];生物物理学报;2001年04期

9 李秀峰,曾衍钧,赵红,庄逢源;受体与配体结合的动力学研究进展[J];力学进展;2000年04期

10 邓诣群,朱振宇,马涧泉,薛红;A型γ-氨基丁酸受体α1亚基Cys~(166)-Leu~(296)片段的配体结合和结构性质[J];中国生物化学与分子生物学报;2002年03期

相关会议论文 前3条

1 樊迪;刘振明;金宏威;张亮仁;张礼和;;基于配体结合模式的辅酶A结合蛋白的分类方法研究[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年

2 王文宁;翁经纬;张明杰;;PSD-95-PDZ12的动力学性质及其对配体结合的调节[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年

3 陈海峰;;天然无规蛋白在配体结合下的折叠机制[A];第十一届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2011年

相关博士学位论文 前6条

1 林昕;基于活性探针分子对代谢型γ-氨基丁酸受体激活机制的研究[D];华中科技大学;2012年

2 林昕;基于活性探针分子对代谢型γ-氨基丁酸受体激活机制的研究[D];华中科技大学;2010年

3 龚洲;非编码RNA折叠与动力学的模拟研究[D];华中科技大学;2012年

4 余长缨;Ⅰ.PPARγ与小分子以及相关受体蛋白的相互作用研究 Ⅱ. SARS冠状病毒刺突蛋白免疫片段的热力学和动力学研究[D];中国海洋大学;2004年

5 杨曦;人Fcα/μR配体结合位点研究[D];北京协和医学院;2012年

6 黄思罗;C族G蛋白偶联受体激活机制的精细研究[D];华中科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前7条

1 张馨月;Sdr家族成员Bbp的配体结合与结构研究[D];清华大学;2015年

2 赵树鑫;配体结合对G蛋白力学性能影响的研究[D];燕山大学;2016年

3 格日勒图;蛋白质中五种配体结合残基的识别[D];内蒙古工业大学;2016年

4 康文渊;芳香烃受体—配基互作模式的分子动力学模拟[D];西南交通大学;2017年

5 刘宝山;PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究[D];山东师范大学;2009年

6 张利娜;小鼠FcγRIII线性配体结合表位的鉴定[D];中国农业科学院;2009年

7 黄浩;APJ受体的生物信息学分析及药物靶点虚拟筛选[D];南华大学;2011年



本文编号:1926457

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1926457.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6931c***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com