蠕虫复合体Ⅰ与抑制剂作用机理的分子模拟

发布时间：2017-03-26 20:14

  本文关键词：蠕虫复合体Ⅰ与抑制剂作用机理的分子模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：蠕虫引起的疾病种类繁多、传播广泛。蠕虫复合体Ⅰ是与蠕虫电子传递及能量代谢密切相关的酶复合体,是来自于NADH或FADH2的电子进入传递链的入口,而电子传递过程形成的质子泵是ATP合成的驱动力,故而蠕虫复合体Ⅰ的活性被抑制会造成蠕虫不能正常产能,而导致其死亡,也因此复合体Ⅰ成为了潜在的抗蠕虫药物设计靶点。但由于复合体Ⅰ本身结构巨大而复杂,因此对其与抑制剂的相互作用机制研究较少。极端耐热菌(Thermus thermophiles)复合体Ⅰ是目前唯一已通过实验方法测定三维结构并已知相应氨基酸序列的复合体Ⅰ。本文通过同源建模、分子对接、分子动力学模拟等计算机模拟方法对极端耐热菌及蠕虫研究模式生物——秀丽隐杆线虫((Caenorhabditis elegans)复合体Ⅰ与泛醌、深红醌两种底物以及Ukulactone A.Ukulactone B.Wortmannilactone F三种结构相似的抑制剂的结合机理进行研究,寻找其中起到关键作用的氨基酸残基并阐明它们的作用类型,或将有助于蠕虫病防治药物的开发及合理改造。具体研究内容如下：(1)利用同源建模以组成极端耐热菌复合体Ⅰ的活性口袋的两亚基Nqo4和Nqo6为模板构建了秀丽隐杆线虫复合体Ⅰ由CI-49KD(？)PSST两亚基组成的活性口袋,并对所构建的活性口袋进行了评价,结果表明所构建模型能量较低、氨基酸残基的空间结构合理、模型与自身氨基酸的匹配合理,可作为分子模拟研究的受体；(2)通过分子对接得到极端耐热菌和秀丽隐杆线虫两种复合体Ⅰ活性口袋分别与泛醌、深红醌两种底物以及Ukulactone A.Ukulactone B和Wortmannilactone F三种代表性抑制剂的初步结合构象,同时发现秀丽隐杆线虫复合体Ⅰ活性口袋与三种抑制剂结合时,可能出现两种类型的构象：抑制剂的氧杂二环与受体的CI-49KD亚基相互作用而吡喃环与PSST亚基相互作用,或抑制的吡喃环与CI-49KD亚基相互作用而氧杂二环与PSST亚基相互作用。结合自由能的计算结果表明这两种结合模式均有可能是秀丽隐杆线虫复合体Ⅰ与抑制剂结合的最终模式；(3)通过对受体与配体结合所得到的复合物的结合自由能以及三维构象分析发现,底物较长的类异戊二烯结构有利于其与受体上更多的氨基酸残基相互作用,因此底物与受体的结合自由能总是强于抑制剂；Thr101、极端耐热菌复合体Ⅰ的Met412——对应秀丽隐杆线虫复合体1的Met455对受体与配体的结合总有较大贡献；大多数情况下配体的环状结构总是能与受体Nqo4/CI-49KD亚基上的1-2个氨基酸残基形成氢键或产生共轭效应,增加了受体与配体结合的稳定性。
【关键词】：秀丽隐杆线虫 呼吸链复合体Ⅰ 抑制剂 作用机制 计算机模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R383
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 电子传递链复合体Ⅰ的功能10-12
• 1.2 复合体Ⅰ与底物醌类及抑制剂的结合位点12-14
• 1.3 复合体Ⅰ的抑制剂14-16
• 1.3.1 Nafuredin14-15
• 1.3.2 Ukulactone15-16
• 1.3.3 Wortmannilactone F16
• 1.4 计算机分子模拟技术16-24
• 1.4.1 同源建模17-20
• 1.4.2 分子对接20-21
• 1.4.3 分子动力学模拟21-24
• 1.5 本论文的选题意义及研究内容24-25
• 2 秀丽隐杆线虫复合体Ⅰ的同源建模25-30
• 2.1 引言25
• 2.2 计算方法25-26
• 2.2.1 序列比对25
• 2.2.2 秀丽隐杆线虫复合体Ⅰ活性口袋模型的建立与评价25-26
• 2.3 结果与讨论26-29
• 2.3.1 目标序列与模板序列的序列比对结果26-27
• 2.3.2 秀丽隐杆线虫复合体Ⅰ活性口袋模型的建立与评价27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 复合体Ⅰ与底物和抑制剂的结合模式30-35
• 3.1 引言30
• 3.2 计算方法30-31
• 3.2.1 准备配体和受体30
• 3.2.2 受体与配体的对接30-31
• 3.3 结果与讨论31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 复合体Ⅰ与底物和抑制剂的相互作用分析35-79
• 4.1 引言35
• 4.2 计算方法35-37
• 4.2.1 分子动力学模拟35-36
• 4.2.2 结合自由能的计算36-37
• 4.3 结果与讨论37-77
• 4.3.1 Pocket1与配体的相互作用37-53
• 4.3.2 Pocket2与配体的相互作用(一)53-67
• 4.3.3 Pocket2与配体的相互作用(二)67-77
• 4.4 本章小结77-79
• 结论79-80
• 参考文献80-86
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况86-87
• 致谢87-88

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本文编号：269328