耐药相关蛋白的理论与计算研究

发布时间：2020-03-30 12:13

【摘要】：多药耐药性(MDR)转运蛋白是最重要的耐药泵。Nor M是MDR家族的成员之一,被认为在细菌和哺乳动物的多药耐药中发挥着关键作用。Nor M_NG的完整结构同样由12个跨膜螺旋组成,与Nor M_VC非常相似。N结构域(TM1-6)和C结构域(TM7-12)通过中间环区(Loop)连接并形成疏水中心腔。在最近测定的底物结合的Nor M_NG结构中,底物结合位点被三种不同的底物(P4P,RHQ,ETT)占据。底物与Nor M_NG的残基之间形成复杂的近距离相互作用。另外,与范德华相互作用相比,Nor M_NG形成了更多的离子和氢键作用。这种不寻常的变化意味着Nor M_NG的转运机制可能与其他已知的众多多药转运蛋白有很大不同,并使对其研究的深入研究更有意义。我们进行分子动力学模拟,来研究离子结合的动力学过程以及两个长环在底物释放过程中的行为。在我们的工作中,九个相互独立的全原子分子动力学模拟在脂质双分子层中进行,分别研究了结合/未结合Na+的Nor M_NG在不同溶剂化Na Cl/KCl中,以及结合/未结合(Apo)底物分子的Nor M_NG。此外,还使用加速分子动力学模拟(a MD)来研究Nor M_NG在溶剂化KCl中增强的构象变化。我们的研究结果揭示了不同溶剂中离子与Nor M_NG结合的动力学过程,并有助于阐明Nor M_NG排出药物过程的动力学和分子机制。我们的结果显示,关键残基(D41、E261和D377)和TMs重排被证实是离子沿结合通道到达结合位点的关键。进一步提出了离子的结合机制,D41是离子进入通道的第一站,离子转移到第二站E261,并最终到达E261和D377周围的阳离子结合位点。TM1,TM7和TM2的重排,有助于离子的传递以及Nor M_NG的构象改变,使之转变为闭合状态。此外,结合底物的Nor M_NG模拟显示两个长的Loop3-4和Loop9-10可以控制药物的释放过程。如果这两个Loop没有打开,底物就不能被泵入细胞外空间。bla NDM-1是一种新近发现的基因,可以在不同的细菌群体间转移,并通过编码的NDM-1酶(一种广泛水解抗生素的MBLs)引起严重的药物耐药性。因此,NDM-1被认为是治疗这些耐药性感染的有效靶标。NDM-1酶的晶体结构显示出其特征性的MBLs结构,其活性中心具有两个催化锌离子。虽然NDM-1与其他已报道的MBLs具有结构和功能相似性,但其特殊的一级序列、异常大的空腔和更为灵活的Loop特征将NDM-1与其他报道的MBLs区分开来,并且可能有助于NDM-1广泛的抗生素底物选择性。我们对近2000种已批准的药物分子进行了筛选,筛选结果有待生物实验进一步验证。通过对不同金属蛋白的MD模型进行研究,发现Ca DA模型模拟锌离子和其配位原子形成四面体构型,其综合表现最好,建议利用Ca DA模型完善现有的虚拟筛选模型。
【图文】：

华东师范大学博（硕）士学位论文了解 MATE 转运蛋白如何工作，必须先测定其分子结构。 2010 年，Xiao 道了第一个 MATE 转运蛋白的结构，来自霍乱弧菌(Vibrio cholera)的 NorM 蛋白(NorM_VC)，X 射线结构分辨率为 3.65 10, 25。该晶体结构揭示了一个细胞外的、无底物的 NorM_VC 转运蛋白，，含有 12 个跨膜螺旋(transmembraelix,TM)。从细胞膜上看，NorM_VC 的结构呈现一个“V”形，“V”形的每由 6 个 TM 组成，将转运蛋白分成 2 个类似折叠的结构域：N 结构域（TMM6）和 C 结构域（TM7-TM12）（图 1.1.16）。

2：最终MD模拟结构中NorM_VC的E255/D371分别结合一个Na+
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R91

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