作用于Nav1.7蜘蛛毒素的分子设计
发布时间：2021-09-04 10:49
电压门控钠离子通道（VGSC或者Navs）是神经、肌肉等易兴奋组织产生动作电位的重要离子通道,它参与大多数细胞的代谢过程。钠通道的9种亚型（NaV1.1-Nav1.9）具有不同的组织分布,Nav1.7主要分布在外周神经元,在脊髓背根神经节（DRG）、交感神经节、施万细胞和神经内分泌细胞的胞膜上选择性表达,且在人类的外周神经系统的疼痛纤维中优先表达。在炎性疼痛模式动物中,发现Nav 1.7表达水平明显上调。而且有研究表明当SCN9A基因出现无效突变,Nav1.7功能丧失,将会导致先天性无痛症（CIP）。所以,Nav1.7是目前最具潜力的镇痛药物开发靶点之一。蜘蛛是最大的有毒动物群体,其毒液中含有丰富的多肽,部分多肽特异性抑制钠通道亚型Nav1.7的活性,为疼痛治疗提供了潜在药物先导分子。根据氨基酸序列和半胱氨酸位置将作用于Nav1.7的多肽分为不同的NaV调控子家族,命名为NaSpTx Family1-12,其中NaSpTx Family 1由于优良的选择性和高效性被人们广泛关注。该家族中多肽一般由33-35个氨基酸残基组成,带有三个二硫键,形成一个抑制剂胱氨酸结（ICK）基序。这种“结...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人VGSCα-亚基的拓扑结构及毒素药物作用位点迄今为止，在脊椎动物中鉴定出五种类型VGSC的的β-亚基（β1，β1B，β2，
硕士学位论文12是NaSpTx家族1（图2-1）最近发现的一种来源于白线霜足蛛的多肽毒素，其一级序列为ACLGFGEKCNPSNDKCCKSSSLVCSQKHKWCKYDL，共35个氨基酸残基，与来源于同家族的蜘蛛毒素多肽具有多个保守序列。经全细胞膜片钳检测，Ca2a对钠通道的抑制活性分别是，对Nav1.7的抑制活性最好，其IC50值为98.07±3.32nM，对另一个亚型Nav1.2的活性次之，其IC50值为216.3±9.1nM接下来其他的通道亚型Nav1.6和Nav1.3的IC50值分别为313.6±6.3nM和491.3±3.9nM，而对Nav1.4和1.5的活性基本可以忽略。由此可见，多肽μ-TRTX-Ca2a表现出了对Nav1.7的高亲和力，能够强有力的抑制Nav1.7，极有可能拥有潜在的镇痛效果，具有良好的可改造性。图2-1.NaSpTx家族1部分毒素的序列比对本实验拟将以蛋白质结构预测软件I-TASSER预测μ-TRTX-Ca2a的结构为基础，利用生命科学分子模拟软件Discoverystudio2016构建合理的Nav1.7模型并进行能量优化，然后使用DS2016软件中的ZDOCK工具进行分子对接，再使用RDOCK工具进行对接后的优化，最后将得到打分最低的复合物结构使用虚拟丙氨酸扫描突变，找到μ-TRTX-Ca2a中与Nav1.7相互作用的关键残基，为理解Nav1.7与多肽抑制剂之间的作用机制提供线索，并且为下一步的设计优化做出相应的理论基矗2.2实验方法2.2.1离子通道与毒素的模型构建2.2.1.1Nav1.7空间结构的构建从蛋白质数据库PDB（http://www.rcsb.org/）中搜索并下载Nav1.7嵌合体及其抑制性多肽毒素ProTx-II的复合物晶体结构(PDBID：6N4Q)，然后利用
硕士学位论文16图2-2.优化后的Nav1.7与毒素的模型A，Nav1.7嵌合体的空间结构模型顶面观，B为Nav1.7嵌合体的空间结构模型侧面观，C，优化后得到的HWTX-IV模型，D，优化后得到的HNTX-III模型，E，构建成功的μ-TRTX-Ca2a图2-3I-TASSER利用LOMETS方法得到的TOP10序列，图中Z-score用来评估模板的重要性，I-TASSER使用在线程比对中具有最高重要性的模板，以标准差为单位的原始分数和平均分数之间的差异。图2-4I-TASSER构建的Ca2a模型（图A,model1，图B,model2，图C,model3）表2-1I-TASSER构建的Ca2a的3个模型的C-score得分情况NameExp.C-scoreExp.TM-scoreRMSDNo.decoysclusterdensityModel11.280.89\\\\Model2-5\\\\\Model31.27\\\\\
本文编号：3383130
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人VGSCα-亚基的拓扑结构及毒素药物作用位点迄今为止，在脊椎动物中鉴定出五种类型VGSC的的β-亚基（β1，β1B，β2，
硕士学位论文12是NaSpTx家族1（图2-1）最近发现的一种来源于白线霜足蛛的多肽毒素，其一级序列为ACLGFGEKCNPSNDKCCKSSSLVCSQKHKWCKYDL，共35个氨基酸残基，与来源于同家族的蜘蛛毒素多肽具有多个保守序列。经全细胞膜片钳检测，Ca2a对钠通道的抑制活性分别是，对Nav1.7的抑制活性最好，其IC50值为98.07±3.32nM，对另一个亚型Nav1.2的活性次之，其IC50值为216.3±9.1nM接下来其他的通道亚型Nav1.6和Nav1.3的IC50值分别为313.6±6.3nM和491.3±3.9nM，而对Nav1.4和1.5的活性基本可以忽略。由此可见，多肽μ-TRTX-Ca2a表现出了对Nav1.7的高亲和力，能够强有力的抑制Nav1.7，极有可能拥有潜在的镇痛效果，具有良好的可改造性。图2-1.NaSpTx家族1部分毒素的序列比对本实验拟将以蛋白质结构预测软件I-TASSER预测μ-TRTX-Ca2a的结构为基础，利用生命科学分子模拟软件Discoverystudio2016构建合理的Nav1.7模型并进行能量优化，然后使用DS2016软件中的ZDOCK工具进行分子对接，再使用RDOCK工具进行对接后的优化，最后将得到打分最低的复合物结构使用虚拟丙氨酸扫描突变，找到μ-TRTX-Ca2a中与Nav1.7相互作用的关键残基，为理解Nav1.7与多肽抑制剂之间的作用机制提供线索，并且为下一步的设计优化做出相应的理论基矗2.2实验方法2.2.1离子通道与毒素的模型构建2.2.1.1Nav1.7空间结构的构建从蛋白质数据库PDB（http://www.rcsb.org/）中搜索并下载Nav1.7嵌合体及其抑制性多肽毒素ProTx-II的复合物晶体结构(PDBID：6N4Q)，然后利用
硕士学位论文16图2-2.优化后的Nav1.7与毒素的模型A，Nav1.7嵌合体的空间结构模型顶面观，B为Nav1.7嵌合体的空间结构模型侧面观，C，优化后得到的HWTX-IV模型，D，优化后得到的HNTX-III模型，E，构建成功的μ-TRTX-Ca2a图2-3I-TASSER利用LOMETS方法得到的TOP10序列，图中Z-score用来评估模板的重要性，I-TASSER使用在线程比对中具有最高重要性的模板，以标准差为单位的原始分数和平均分数之间的差异。图2-4I-TASSER构建的Ca2a模型（图A,model1，图B,model2，图C,model3）表2-1I-TASSER构建的Ca2a的3个模型的C-score得分情况NameExp.C-scoreExp.TM-scoreRMSDNo.decoysclusterdensityModel11.280.89\\\\Model2-5\\\\\Model31.27\\\\\
本文编号：3383130
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