FlexPepDock在多肽与人类白细胞抗原对接中的应用研究

发布时间：2017-04-06 17:12

  本文关键词：FlexPepDock在多肽与人类白细胞抗原对接中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在人体特异性免疫应答过程中,多肽与人类白细胞抗原(Human Leukocyte Antigen,HLA)的相互作用扮演了极为重要的角色。目前,多肽与HLA复合物(peptide-HLA,pHLA)的三维晶体结构数量依然十分有限,加之多肽与HLA结构复杂多样,无法通过实验逐一进行结构测定。因此,充分利用现代分子模拟技术,进行多肽与HLA分子对接和pHLA复合物模建方法研究就显得尤为重要。由于多肽结构复杂且柔性极大,多肽对接一直是分子模拟领域的一个难点和热点问题。在已有多肽对接方法中,Flex PepDock是目前关注最多且极具发展潜力的一种多肽对接方法,该方法相继在一系列多肽对接体系中获得了优异的研究结果。为了深入考察Flex PepDock在多肽与HLA分子对接体系中的准确性和应用前景,论文全面系统地考察了FlexPepDock的两种对接模式:refinement和ab-initio在多肽-HLA体系中的应用。论文研究成果可为多肽与HLA的分子对接和相互作用机理研究提供重要的参考依据。主要研究内容和结果如下:①采用FlexPepDock的refinement protocol对接模式,对30个人类HLA-I分子与九肽复合物进行了多肽对接和pHLA分子模建研究。分别以与相同或不同血清型HLA结合多肽为模板构建目标多肽初始构象,全面细致地考察了多肽模板对结果准确性的影响。通过70个体系的多肽对接实验,结果显示所有对接体系(70/70,100%)均得到了接近天然构象(near-native)的多肽模型(interface bb-RMSD2?)。在Top 5能量最低模型中,共有46个体系(65.7%)得到了亚埃(interface bb-RMSD1?)模型,其中10个对接体系的全原子RMSD(Root Mean Square Deviation,RMSD)达到了亚埃水平。对70个体系的多肽对接构象研究发现:在多数对接体系中,九肽的两个一级锚定残基(P2和P9)构象与其晶体构象吻合的较好,其全原子RMSD值达到了亚埃水平。对接结果表明:当采用与相同血清型HLA结合多肽为模板构建多肽对接初始构象时,refinement protocol通常能够得到高精度的pHLA模型。②采用FlexPepDock的ab-initio protocol对接模式,并结合三种能量打分函数对15个人类pHLA-I复合物进行分子对接研究。当采用Score12打分函数时,结果显示:在Top 10能量最低模型中,有7个体系(46.6%)得到了near-native模型;采用Score13打分函数时,有6个体系在Top 10能量最低模型中得到near-native模型,占比40%;而当采用优化后的Score_ad打分函数时,则有9个体系在Top 10能量最低模型中得到near-native模型,占比60%。研究证实:经手动优化后的Score_ad打分函数能显著提高多肽对接模型质量。③采用Flex PepDock的refinement protocol对接模式,对10个HLA-II类分子与多肽复合物体系进行分子对接研究。以完全伸展肽链为多肽起始构象,分别采用Score12、Score13和Score_ad三种打分函数进行多肽对接研究。结果显示:对于采用三种打分函数的对接实验,分别有40%、50%和60%的体系在Top10能量最低模型中得到near-native模型。score_ad打分函数在一定程度上改进了多肽-HLA-II类复合物模型质量。多肽对接前起始构象的优化(pre-optimization)处理,同时结合Score_ad打分函数参数,也明显提高了refinement的对接模型质量,在Top10能量最低模型中,80%的体系得到了near-native模型。④采用FlexPepDock的refinement protocol对接模式,对10个小鼠主要组织相容性复合物与多肽复合物体系进行了分子对接研究。以完全伸展肽链为多肽起始构象,分别采用Score12、Score13和Score_ad三种打分函数进行多肽对接研究。结果显示:对以上三种打分函数,分别有1个(10%)、4个(40%)和4个(40%)体系在Top10能量最低模型中得到near-native模型。在一定程度上,采用Score_ad打分函数提高了多肽对接模型质量,而采用pre-optimization参数却没有进一步改进对接模型质量,仅20%的体系在Top10能量最低模型中得到了near-native模型。
【关键词】：人类白细胞抗原 多肽 分子对接 Flex PepDock 打分函数
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R96
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 Class I HLA10-13
• 1.2 Class II HLA13-15
• 1.3 多肽与蛋白质对接方法15-18
• 1.4 研究内容及意义18-20
• 2 原理与方法20-26
• 2.1 FlexPepDock protocol20-23
• 2.1.1 蒙特卡洛搜索方法20
• 2.1.2 打分函数20-22
• 2.1.3 对接过程中使用的参数22-23
• 2.2 FlexPepDock refinement protocol23-24
• 2.3 FlexPepDock ab-initio protocol24-26
• 3 Class I HLA分子的多肽对接研究-refinement protocol26-44
• 3.1 数据来源26-27
• 3.2 构建多肽起始构象27-28
• 3.2.1 以结合相同血清型HLA的多肽晶体结构为模板27-28
• 3.2.2 以结合不同血清型HLA的多肽晶体结构为模板28
• 3.3 FlexPepDock refinement对接流程28-35
• 3.3.1 创建对接输入文件34
• 3.3.2 侧链pre-packing34
• 3.3.3 Refinement优化34-35
• 3.3.4 模型质量的评价标准35
• 3.3.5 能量打分函数35
• 3.4 对接结果及分析35-42
• 3.4.1 以结合相同血清型HLA的多肽晶体结构为模板的分子对接35-37
• 3.4.2 以结合不同血清型HLA的多肽晶体结构为模板的分子对接37-38
• 3.4.3 RMSD-能量散点图和reweighted score38
• 3.4.4 多肽的主要锚点残基的RMSD值38-40
• 3.4.5 FlexPepDock refinement protocol性能评价40-42
• 3.5 小结42-44
• 4 Class I HLA分子的多肽对接研究-ab-initio protocol44-56
• 4.1 数据来源45
• 4.2 构建多肽起始构象45-46
• 4.3 FlexPepDock ab-initio对接流程46-48
• 4.3.1 创建对接输入文件46-47
• 4.3.2 创建多肽片段数据库47
• 4.3.3 侧链pre-packing47
• 4.3.4 对接参数47
• 4.3.5 模型质量的评价标准47
• 4.3.6 能量打分函数47-48
• 4.4 结果分析与讨论48-55
• 4.4.1 创建Score_ad打分函数48-49
• 4.4.2 三种打分函数的结果49-54
• 4.4.3 Score_ad的RMSD-能量散点图（Score vs. RMSD）54-55
• 4.5 小结55-56
• 5 Class II HLA分子的多肽对接研究- refinement protocol56-62
• 5.1 数据来源56
• 5.2 构建多肽起始构象和对接输入文件56
• 5.3 侧链pre-packing56-57
• 5.4 对接参数57
• 5.5 能量打分函数和模型质量评价标准57
• 5.6 结果分析与讨论57-61
• 5.6.1 采用Score12和Score13两种打分函数的对接结果57
• 5.6.2 采用Score_ad打分函数的对接结果57-59
• 5.6.3 采用Pre-optimization参数的对接结果59-60
• 5.6.4 对接结果整体评价60-61
• 5.7 小结61-62
• 6 小鼠MHC-I分子的多肽对接研究-refinement protocol62-68
• 6.1 数据来源62
• 6.2 构建多肽起始构象和对接输入文件62-63
• 6.3 侧链pre-packing63
• 6.4 对接参数63
• 6.5 能量打分函数和模型质量评价标准63
• 6.6 结果分析与讨论63-66
• 6.6.1 采用Score12和Score13两种打分函数的对接结果63-65
• 6.6.2 采用Score_ad打分函数和Pre-optimization参数的对接结果65-66
• 6.7 小结66-68
• 7 结论与展望68-70
• 7.1 结论68
• 7.2 展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-78
• 附录78-80
• A. 发表论文目录78
• B. 支持信息78-80

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘腾飞;FlexPepDock在多肽与人类白细胞抗原对接中的应用研究[D];重庆大学;2015年

  本文关键词：FlexPepDock在多肽与人类白细胞抗原对接中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：289294