基于分子模拟方法研究β-内酰胺酶突变增强β-内酰胺类抗生素耐药的分子机制

发布时间：2020-11-16 02:41

　　 TEMβ-内酰胺酶使得细菌对多种抗生素具有耐药性,并且可以迅速进化其活性对新药产生耐药性。由于TEM进化的突变体与其野生型的蛋白质晶体结构极为相似,从而很难根据他们的结构差异性解释其功能变化机制。本文基于一系列计算生物信息学方法—直接耦合分析方法,探索TEM结构内存在的直接和间接的强耦合残基对,这些耦合关系主要存在于238-环结构域与Ω-环结构域内部或结构域之间,以及TEM-52的突变残基E104K,G238S和M182T之间。通过进一步的粗粒度及长时间全原子分子动力学模拟和蛋白质构象阻挫分析方法,证实这些耦合关系在蛋白质结构与功能维持中具有极为重要的作用,突变会通过打破原有的耦合关系,从而大幅度的影响蛋白质构象稳定性,增加蛋白质结构的柔性,帮助TEM更加容易识别和水解抗生素药物,产生耐药性。最后,我们采用蛋白质可药性结合位点预测方法Fd-DCA,在TEM表面发现了一个可药性变构位点,该位点与Ω-环结构域也强烈的耦合,说明可以通过针对该位点设计药物,间接控制TEM的构象结构,从而减小其对抗生素的识别能力,为抵御TEM引起的耐药研究带来新的研究思路。本文采用分子对接/虚拟筛选,针对该变构位点,通过筛选小分子商业数据库SPECS,获得一系列潜在的活性药物分子,其具体的活性数据待实验的进一步验证。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R91
【部分图文】：

图 1-1 TEM β-内酰胺酶三维结构类抗生素生素是一种杀菌剂，它抑制细菌细胞壁中肽由肽聚糖构成的刚性外层，其完全包围着细以阻碍细胞在高渗透压下溶解。细菌细胞壁接组成。多糖包含交替的 N-乙酰氨基葡萄糖和胞壁酸糖连接一个 5-氨基酸肽。该肽终止于合蛋白质（pennicillin binding proteins, PBPs时移除末端丙氨酸的酶，具有转肽酶（transdase）活性[26]。β-内酰胺类抗生素通过与 PBP，从而抑制最后一步的转肽酶形成。最终酶抑制剂失活。青霉素、头孢唑啉和头孢吡

兰州大学硕士研究生学位论文 基于计算机模拟的β-内酰胺如图 1-2 所示，根据表 1-2 中的高频突变，我们将这些中，可见这些突变大部分在 TEM 的活性催化位点附近些突变位点，诸如 39、164 及 182 位置与 TEM 活性催EM 的突变所导致的耐药机制不仅仅是以改变其活性催抗生素的识别结合能力为主，其他位置的突变也对其有重要的作用，而这些特殊位置所带来的耐药机制也。

体结构(PDB 编号为 1BTL)作为结构模板，射，根据 DCA 对残基对共进化依赖性的打排序，选择耦合度最强的前 100 对残基对与实际接触(Native Contacts)(晶体蛋白质用图谱(Contact Map)。首先，在耦合度最接触吻合(重叠)，而且涵盖了蛋白质大部确预测出这些存在相互作用的残基对，可以基对，诠释决定 TEM 结构维持的重要残基重叠耦合残基对，即很可能为距离较远的对，尽管在目前的晶体结构中未能反映出对可能在 TEM 变构中起到重要的作用，即稳定的晶体结构中却距离较远。
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本文编号：2885523