光甘草定与转甲状腺素蛋白野生型及V30A突变体相互作用的多种分子动力学模拟研究

发布时间：2017-12-25 22:31

本文关键词：光甘草定与转甲状腺素蛋白野生型及V30A突变体相互作用的多种分子动力学模拟研究　出处：《吉林大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：在人体的组织和器官中,转甲状腺素蛋白(Transthyretin,TTR)由于基因突变或环境因素,四聚体结构稳定性下降,解离成单体,进而聚集形成沉积物,引发多种淀粉样疾病。包括家族性淀粉样多发性神经病变(Familial Amyloidotic Polyneuropathy,FAP),家族性淀粉样心肌病(Familial Amyloidtic Cardiomyopathy,FAC),老年性全身性淀粉样变性病(Senile Systemic Amyloidosis,SSA)。寻找能稳定TTR四聚体的小分子抑制剂对于预防和治疗相关淀粉样疾病具有重要意义。我们课题组报道过一个携带V30A TTR突变体的家族淀粉样多发性神经病的五代家系。在寻找能稳定V30A TTR突变体的小分子化合物时,发现带有异戊烯基的光甘草定可以通过结合TTR蛋白的T4结合口袋稳定TTR四聚体。为了深入探讨其作用机制,本论文应用分子生物学实验与多种分子动力学模拟结合的方法研究野生型和V30A突变型TTR四聚体稳定性的差别,及其导致的亚基之间的构象变化。在研究中,为了比较野生型和突变型蛋白的空间构象,我们在分子生物学实验的基础上进行了常规动力学模拟(Molecular Dynamics,MD),恒定p H分子动力学模拟(Constant p H Molecular Dynamic,Cp HMD),拉伸动力学模拟(Steered Molecualr Dynamics,SMD)。具体实验结果如下:1首先我们通过实验研究了光甘草定(Glabridin,Glab)对体外重组的野生型及主要突变型TTR和血清中的TTR蛋白稳定性的影响。结果发现,Glab不仅能明显地抑制野生型和突变型TTR淀粉样纤维的形成,而且能稳定野生型TTR蛋白四聚体。同时Glab可以选择性地结合人血清中的TTR蛋白,稳定其四聚体结构。2为了进一步探究Glab对V30A突变体四聚体结构稳定性的影响,我们进行了一系列动力学模拟来验证上述实验方面的推断。(1)分别对Glab与野生型(wild type,WT)TTR和V30A TTR结合的复合物进行常规动力学模拟和分析来探究其结合模式,结果表明Glab与V30A突变体结合后导致AC亚基和BD亚基的接触面移动更加靠拢,Glab的结合对V30A四聚体起到了稳定作用。(2)为探究野生型和突变型四聚体的最适p H,也就是说在什么p H值下四聚体的结构是最稳定的,我们进行可恒定p H的分子动力学模拟和分析。结果发现,C亚基的His88在野生型中的p Ka是4.92,在突变体是5.36,这导致EF的螺旋运动到EF环区上,并且通过结合自由能的计算发现V30A TTR中AC亚基之间的结合自由能较低,这说明V30A TTR两个亚基的结合更加紧致,四聚体结构更加稳定。(3)进一步通过拉伸动力学模拟研究了Glab经WT TTR和V30A TTR离去通道的解离途径和主要离去通道。结果发现V30A的通道半径更小,且Glab经通道离去时所受的阻力更大,进一步验证了Glab和V30A TTR有更加紧密的结合。我们的研究结果对未来TTR的研究提供了很好的思路,对治疗淀粉样化的疾病具有重要的意义。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q51;R597.2

【相似文献】