肝细胞核因子4受体激动剂的计算机辅助筛选

发布时间：2020-04-09 15:20

【摘要】：我国是世界上脂肪肝、肝纤维化、肝癌等慢性肝脏疾病以及糖尿病的高发地区，严重威胁人民的健康。HNF4是细胞核受体超家族中的一个孤核受体亚家族，主要分布于肝脏、肾脏、胰岛、小肠、结肠中。HNF4包括HNF4α和HNF4γ两个重要的亚型，二者的组织分布相似，同源性高，是肝细胞分化、肝脏发育等必须的转录因子。它们调控大量涉及碳水化合物和脂质代谢、肝细胞分化、肝脏功能维持、肝脏排毒等相关基因的转录与表达。HNF4基因表达或蛋白活性的改变常会诱导多种疾病的产生，包括糖尿病、脂肪肝、肝癌等，而通过外源性导入HNF4基因能够很好的逆转肝纤维化，提高肝脏特异性功能基因的表达，抑制肝癌的恶化。因此通过诱导提高HNF4蛋白的活性能够有效防治这类疾病。本文研究的重点即是以人源和鼠源的HNF4α和HNF4γ蛋白质为靶标筛选HNF4亚家族的有效激动剂，以期发现其相应的配体，为慢性肝脏疾病、糖尿病等多种疾病的新药研发奠定基础。本论文利用计算机辅助的同源模建、虚拟筛选、分子对接等方法对人源与鼠源HNF4亚家族成员的有效激动剂进行分析研究。首先检索人源与鼠源HNF4α和HNF4γ基因的蛋白序列及蛋白结构，发现人源与鼠源HNF4α以及人源HNF4γ蛋白的晶体结构为已知，而鼠源HNF4γ蛋白结构未知。通过序列相似性分析发现人源HNF4γ与鼠源HNF4γ蛋白序列相似性很高，尤其是配体结合区的同源性高达94.3%。利用MOEDLER程序同源模建鼠源HNF4γ蛋白的三维结构模型，通过Ramachandran plot和Protein3D对所构建的蛋白模型进行评价，根据其几何性质和氨基酸残基的兼容性测评确定所构建的鼠源HNF4γ蛋白结构模型真实可信。利用AutoDock Vina进行虚拟筛选，从ZINC数据库下载的ZDD，ZMD，ZIM三个亚数据库中筛选能够与相应蛋白的配体结合区相互作用的小分子化合物。根据筛选结果最终选择出2个结合效果最好的小分子ZINC04026555与ZINC00577115，能够分别结合HNF4α以及HNF4γ蛋白。由于HNF4亚家族的高度保守性，人源及鼠源HNF4α蛋白的激动剂相同，人源及鼠源HNF4γ蛋白的激动剂也相同。因此四个蛋白最终筛选得到2个小分子化合物。通过AutoDock软件对筛选出的两个小分子及晶体结构中的阳性对照脂肪酸与相应四种蛋白受体做半柔性的分子对接，，检测其结合能力。发现对照药与最优化合物都结合在HNF4蛋白的同一区域，即配体结合区。通过比较分子对接得出的结合自由能值，确定筛选得到的激动剂与模板的结合能力远远强于阳性对照，能够更好的活化HNF4亚家族，起始其转录调控功能。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R575

【参考文献】