论文部分内容阅读
研究蛋白质与相应配体分子复合物的结构及配体与蛋白质的相互作用对阐明蛋白质的结构、功能、作用机制和药物设计具有重要的指导意义。当前，X射线衍射晶体学、多维核磁共振波谱学、二维电子衍射和三维图像重构技术为蛋白质及其与配体复合物结构的测定提供了有效的实验手段。然而，实验手段的局限性也阻碍着研究的进展。分子模拟技术既能有效克服实验手段的局限性，也能为进一步实验研究提供参考方向，其重要性和优越性正日益受到人们的重视。分子模拟技术利用分子图形学和计算化学技术来构建、展示和分析分子结构，计算分子性质。分子模拟的结果可以为揭示小分子配体和靶蛋白间相互作用的本质，作为药物分子设计、蛋白质结构修饰提供理论依据。人们通过对类似蛋白质空间结构的对比发现，蛋白质的三维结构比其一级序列更加保守。氨基酸残基序列有50%同源性的蛋白质，约有90%的Cα原子偏差不超过0.3nm，均方根偏差约0.1nm。氨基酸的残基替换通常发生在蛋白质表面回折区域，蛋白质主链结构，特别是疏水核心的结构，受序列变异的影响很小。因此，用类似蛋白来预测目标蛋白的空间结构是比较可靠的。同源模建方法不需要耗时、繁琐的单晶培养，能比较快速准确地确定已知氨基酸序列的蛋白质三维结构。因此对于新序列蛋白质，通过同源模建<WP=84>（Homology modeling）预测其三维结构，具有较大的可靠性和实用价值。在哺乳动物体内至少存在着三种异构体的糖分解烯醇酶：α、β和γ。它们在人体中有着不同的功能，调节着血管表达的某些机制。其中α又称为无核特异性烯醇酶，β称为肌肉特异性烯醇酶，以及被称为核特异性烯醇酶的γ都广泛存在于鸟类和哺乳动物血管上。γ 异构体主要出现于细胞核原型中，β异构体则是在成人的肌肉中发现，相对而言，α异构体则是广泛的分布于不同的血管中，是早期胚胎发育中一个重要的酶。虽然上述这些酶已经从生物化学、动力学以及免疫学性质上被广泛研究过，但是α异构体烯醇酶只得到了它的基因序列表达形式，三维空间结构以及它与抑制剂的相互作用至今仍然没有得到解决。因此本文应用最新的分子模拟技术，对α异构体烯醇酶（以下均简称烯醇酶，ENOLASE）进行了分子模拟。主要结果如下：⑴ 通过使用Insight II软件程序包中同源模建（Homology modeling）模块的方法模建了具有较高可信度的烯醇酶ENOLASE三维结构。在NCBI中搜寻和其同源性较高的序列，利用PDB库中已知空间结构的蛋白质来模建ENOLASE烯醇酶。在CVFF力场下结合最陡下降法和共轭梯度法对整个区域经过分子力学优化、分子动力学常温动态模拟获得ENOLASE烯醇酶完整结构。ENOLASE烯醇酶的二级结构中有16段α螺旋，13段β折叠和19段无规卷曲组成。⑵利用Affinity柔性对接方法获得了抑制剂PGA（2-phospho-D-glycerate）与ENOLASE烯醇酶复合物的结构，研究了ENOLASE与PGA之间的相互作用，结构分析和相互作用能计算表明，相互作用以VDW（Van der Waals）作用为主，氢键作用也是重要的ENOLASE<WP=85>与PGA之间的相互作用。PGA分别与ENOLASE烯醇酶中的S39、 H159、 E168、 E211、 K345和 H373形成氢键网络。ENOLASE烯醇酶活性中心存在多个潜在的氢键给体和受体。