用分子模拟的方法研究无乳链球菌GlnR因子与DNA相互作用

发布时间：2017-04-06 19:13

  本文关键词：用分子模拟的方法研究无乳链球菌GlnR因子与DNA相互作用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,罗非鱼“突眼病”暴发严重,其主要致病菌为无乳链球菌,GlnR因子是无乳链球菌的致病因子,其通过结合glnRA操纵子参与无乳链球菌氮代谢基因glnA(谷氨酰胺合成酶编码基因)的表达调控,从而影响无乳链球菌的致病性。因此深入研究无乳链球菌GlnR因子与操纵子片段DNA的相互作用具有重要意义。本文通过分子模拟方法开展这一研究,具体包括以下内容:1.以Bmr R为模板,通过同源建模由GlnR因子的一级序列获得其合理的三维结构。然后通过分子动力学模拟对所获得的GlnR的结构进行模拟以优化其结构,并将优化后的平均结构用于下一步对接。2.将所获得的GlnR结构用于分子对接模拟来研究其与特异性DNA的相互作用。首先,通过Autodock将GlnR因子与16种二核苷酸进行半柔性对接。结果表明R47和R48与二核苷酸相互作用最强,这与已有实验结果相一致,并且在所有类型的二核苷酸中,二核苷酸AT与GlnR的结合性最强,而二核苷酸AT是实验推测的GlnR特异性DNA序列的部分。此外,氨基酸残基I15、R27、R47和H70所在的区域也参与与二核苷酸的相互作用。为了表征GlnR与其整条特异性DNA的相互作用,以Autodock获得的相互作用残基限定对接搜索区域,用Haddock软件将GlnR单体与其特异性DNA双链进行半柔性对接。对接结果显示GlnR-DNA复合物结构与同族蛋白相似。最后,根据GlnR单体对接信息结合实验信息,用Haddock多体对接模块,将GlnR二聚体与DNA双链进行对接。结果表明,两个GlnR因子单体分别与其特异性DNA序列的碱基1-9、11-19所在片段结合,并且相对于第10个碱基对旋转对称;R27、R30、R47、R48、I15、G16、T25、Q28、Y31和H70等氨基酸残基与DNA存在相互作用,且前四个作用力较强。3.为了解GlnR-DNA复合物的结合特点,对通过对接所获得的GlnR-DNA复合物进行MD模拟。结果表明,15-20氨基酸区域、26-31氨基酸区域以及45-50氨基酸区域与其特异性DNA的结合较稳定,68-73氨基酸区域虽然对结合DNA有贡献,但结合较不稳定;45-50氨基酸区域柔性大,可以随DNA运动而运动,使DNA结合稳定。
【关键词】：GlnR因子 DNA分子对接 MD模拟 蛋白质-DNA相互作用 Haddock Autodock
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S941.4;Q78
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-16
• 1.1 研究背景9-14
• 1.1.1 无乳链球菌致病因子的研究9-10
• 1.1.2 GlnR因子与DNA结合的研究10-12
• 1.1.3 蛋白质与核酸的相互作用12-14
• 1.2 研究目的及意义14-15
• 1.3 研究的主要内容15-16
• 第二章 计算方法与原理16-25
• 2.1 分子模拟简介16
• 2.2 分子对接16-21
• 2.2.1 分子对接的基本原理16-17
• 2.2.2 分子对接的搜索算法17-19
• 2.2.3 分子对接打分函数19-21
• 2.3 分子动力学模拟21-25
• 2.3.1 分子动力学基本原理21-22
• 2.3.2 分子力场22-23
• 2.3.3 周期边界条件23-25
• 第三章 三维结构的获得与优化25-31
• 3.1 研究方法25-26
• 3.1.1 GlnR因子三维结构的获得25
• 3.1.2 完整DNA双链、半条DNA双链与16种二核苷酸的获得25-26
• 3.1.3 GlnR因子三维结构的动力学优化26
• 3.2 实验结果与分析26-30
• 3.2.1 GlnR因子三维结构的分析26-27
• 3.2.2 完整DNA双链、半条DNA双链三维结构分析27-28
• 3.2.3 GlnR因子优化结果分析28-30
• 3.3 小结30-31
• 第四章 GlnR因子与DNA的对接31-49
• 4.1 研究方法31-34
• 4.1.1 Autodock对GlnR因子单体与二核苷酸片段的对接31-32
• 4.1.2 Haddock对GlnR因子单体与半条DNA链的对接32-33
• 4.1.3 Haddock对GlnR因子二聚体与整条DNA链进行多体对接33-34
• 4.2 实验结果与分析34-48
• 4.2.1 GlnR因子与二核苷酸对接结果分析34-39
• 4.2.2 GlnR因子与半条DNA双链对接结果分析39-42
• 4.2.3 GlnR因子二聚体与双链DNA对接结果分析42-48
• 4.3 小结48-49
• 第五章 GlnR因子复合物的动力学模拟49-60
• 5.1 研究方法49-50
• 5.1.1 复合物的动力学模拟49
• 5.1.2 对比结构GlnR的动力学模拟49-50
• 5.2 实验结果与分析50-58
• 5.2.1 体系总能量分析50
• 5.2.2 体系均方根偏差分析50-53
• 5.2.3 回转半径的分析53-55
• 5.2.4 GlnR因子结合前后二级结构的分析55-56
• 5.2.5 结合前后均方根涨落分析56-57
• 5.2.6 GlnR因子与DNA各部分分子间距离的分析57-58
• 5.3 小结58-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 发表论文和参加科研情况说明65-66
• 致谢66

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