基于分子動(dòng)力學(xué)模擬方法對(duì)埃博拉病毒蛋白間相互作用的研究.pdf

1、埃博拉病毒(EBOV)可以導(dǎo)致急性出血熱，嚴(yán)重時(shí)甚至在幾天內(nèi)導(dǎo)致死亡。病毒的基因組由七種病毒基因組成，對(duì)這些病毒基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯可以產(chǎn)生病毒蛋白VP24，VP30，VP35，核蛋白(NP)，基質(zhì)蛋白(VP40)，RNA依賴(lài)型RNA聚合酶(L)以及糖蛋白(GP)。其中NP，VP35和VP24蛋白直接參與病毒核衣殼的形成，從而影響病毒的轉(zhuǎn)錄/復(fù)制過(guò)程以及病毒的感染力和毒性。本文利用分子動(dòng)力學(xué)模擬(MD)方法，對(duì)埃博拉病毒NP與VP35蛋白、

2、NP與VP35蛋白突變體以及VP24與宿主核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Alpha5之間的結(jié)合機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　(1)埃博拉病毒核蛋白與VP35蛋白結(jié)合機(jī)制的研究
　　NP-VP35復(fù)合物中的VP35肽段的移除會(huì)導(dǎo)致NP蛋白的自身寡聚化現(xiàn)象從而改變EBOV基因組的復(fù)制/轉(zhuǎn)錄狀態(tài)。研究埃博拉病毒NP蛋白與VP35蛋白的結(jié)合機(jī)制可以為研究埃博拉病毒生活史提供數(shù)據(jù)支持，也為后期研究控制埃博拉病毒生活史或者治療埃博拉病毒病的抑制劑提供理論基礎(chǔ)。本文

3、應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法以及RMSD、RMSF、結(jié)合口袋內(nèi)殘基間距離、主成分分析、丙氨酸掃描、MM-GB/SA等分析方法研究埃博拉病毒free NPNTD體系和NPNTD-VP35復(fù)合物體系。結(jié)果表明VP35的結(jié)合可以穩(wěn)定NPNTD蛋白并減小結(jié)合口袋區(qū)域氨基酸殘基的柔性殘基的運(yùn)動(dòng)幅度。VP35的結(jié)合可能會(huì)通過(guò)觸動(dòng)NPNTD蛋白位于β發(fā)夾處的開(kāi)關(guān)從而改變EBOV的轉(zhuǎn)錄/復(fù)制狀態(tài)。另外NPNTD氨基酸殘基R240，K248和R260以及VP3

4、5氨基酸殘基E24，E31和R37所提供的靜電能對(duì)于NPNTD-VP35復(fù)合物體系的結(jié)合具有最為顯著的作用。
　　(2)埃博拉病毒核蛋白與VP35蛋白突變體結(jié)合機(jī)制的研究
　　由于病毒基因組極易變異，因此對(duì)EBOV NP與VP35蛋白突變體(I29D，L33D和M34P)的研究也為設(shè)計(jì)和合成EBOV抑制劑提供了有價(jià)值的數(shù)據(jù)。采用MD模擬方法結(jié)合MM-GB/SA，氫鍵網(wǎng)絡(luò)分析、聚類(lèi)分簇、主成分分析等方法研究了EBOV NP與V

5、P35的結(jié)合機(jī)制。結(jié)果表明突變體系的穩(wěn)定性比野生型(WT)差。主成分分析結(jié)果顯示W(wǎng)T和L33D體系比I29D和M34P體系更緊湊，M34P頭部片區(qū)的親水區(qū)域的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)很混亂，說(shuō)明M34P在所有體系中可能穩(wěn)定性最差。結(jié)合能分析證實(shí)M34P體系的結(jié)合力在各體系中最低，因此該體系最不穩(wěn)定。另外，各突變體系結(jié)合能的降低主要與突變殘基的靜電能貢獻(xiàn)有關(guān)。VP35殘基R37在各體系中均十分突出，對(duì)體系結(jié)合至關(guān)重要。
　　(3)埃博拉病毒VP24

6、蛋白與宿主核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Alpha5的結(jié)合機(jī)制研究
　　埃博拉病毒的VP24蛋白能夠與核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(KPNA)結(jié)合，從而抑制PY-STAT1的核轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而使得細(xì)胞不產(chǎn)生干擾素(IFNs)。本研究發(fā)現(xiàn)埃博拉病毒VP24蛋白與宿主核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白KPNA5的結(jié)合會(huì)穩(wěn)定其結(jié)合表面，降低結(jié)合表面氨基酸殘基的波動(dòng)幅度。在發(fā)生相互作用后，兩個(gè)蛋白體系的緊實(shí)度均增加，蛋白整體的構(gòu)象變化幅度降低。通過(guò)對(duì)8個(gè)突變體系(MUT1，MUT2，MUT3，MUT4，R