蛋白質(zhì)別構(gòu)位點識別方法發(fā)展及機制研究.pdf

1、別構(gòu)調(diào)節(jié)是一種通過調(diào)節(jié)分子結(jié)合到蛋白活性位點以外的別構(gòu)位點進行蛋白功能調(diào)節(jié)的方式。由于別構(gòu)位點相對活性位點多樣性強，開發(fā)結(jié)合蛋白別構(gòu)位點的小分子藥物具有選擇性高，毒副作用小等優(yōu)點，這已成為國際各大醫(yī)藥公司新發(fā)展方向。然而，當前發(fā)現(xiàn)的蛋白別構(gòu)位點主要來源于實驗中隨機發(fā)現(xiàn)，缺乏合理識別方法，并且別構(gòu)小分子的調(diào)控機制常不明確，這嚴重影響了蛋白別構(gòu)利用和相關(guān)小分子的藥物開發(fā)。
　　本論文第一部分利用生物信息學和機器學習的基本方法與技術(shù)，發(fā)

2、展了新的別構(gòu)位點識別方法：論文第二章介紹了一種全新的別構(gòu)位點識別方法Allosite，我們對蛋白表面進行口袋探測，并從中提取別構(gòu)位點和非別構(gòu)位點的屬性特征，使用統(tǒng)計學習方法SVM構(gòu)建別構(gòu)位點與非別構(gòu)位點的分類模型。第三章中，我們構(gòu)建了別構(gòu)位點研究基準數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包含核心數(shù)據(jù)集和結(jié)構(gòu)差異數(shù)據(jù)集兩部分，核心數(shù)據(jù)集收集了目前已知的所有蛋白別構(gòu)位點，結(jié)構(gòu)差異數(shù)據(jù)集是在核心數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上去除冗余信息后重新整理得到，這兩個數(shù)據(jù)集能夠為別構(gòu)位點發(fā)現(xiàn)

3、和別構(gòu)機制研究提供巨大的便利。第四章中，我們首先開發(fā)了基于探針微擾的別構(gòu)位點識別方法，通過考察探針分子對蛋白動力學變化的影響發(fā)現(xiàn)別構(gòu)位點。再綜合該方法與基于特征的別構(gòu)位點識別方法構(gòu)建了準確性更高、解釋性更好的別構(gòu)位點識別工具。
　　第二部分中，我們以ATP為例對別構(gòu)小分子的別構(gòu)調(diào)控機制進行研究。三磷酸腺苷（ATP）是一種細胞內(nèi)天然核苷酸輔酶，被認為是一種在所有生物體中必不可少的普通能量來源。最近，ATP別構(gòu)結(jié)合位點的發(fā)現(xiàn)可能預示著

4、ATP還能夠作為別構(gòu)調(diào)節(jié)劑行使更多功能。我們通過構(gòu)象分析發(fā)現(xiàn)ATP在水溶液環(huán)境中主要存在壓縮型和伸展型兩種構(gòu)象狀態(tài)。ATP分子在底物位點時采用伸展型結(jié)合構(gòu)象，而別構(gòu)ATP分子采用伸展型或壓縮型構(gòu)象。兩種不同的構(gòu)象形式可能導致ATP在細胞信號中行使不一樣的功能。此外我們還首次研究了ATP進入別構(gòu)位點和底物位點的路徑。從研究中表明，ATP更容易與底物位點相結(jié)合。別構(gòu)機制研究表明，ATP的腺苷和三磷酸部位均可以引發(fā)蛋白內(nèi)別構(gòu)信號傳遞從而影響底