泵浦糖蛋白底物選擇非特異性的物理模型.pdf

1、腫瘤抗藥性是目前醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)理論認(rèn)為腫瘤細(xì)胞有很高的自發(fā)突變幾率,隨著時(shí)間的推移,自然就產(chǎn)生抗藥的細(xì)胞。隨著研究的深入,又認(rèn)識(shí)到另一種抗藥機(jī)制,即泵浦糖蛋白(Pump-glycoprotein,簡(jiǎn)稱為P-gp)的作用。P-gp能將包括抗腫瘤藥在內(nèi)的多種底物排出細(xì)胞,進(jìn)而減少與細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)相互作用的藥物分子數(shù),從而產(chǎn)生抗藥性。
　　 關(guān)于P-gp,人們對(duì)它進(jìn)行了大量的研究。利用x射線衍射獲得了分辨率為0.38nm P-g

2、p結(jié)構(gòu)圖,結(jié)構(gòu)表明P-gp存在著使底物從磷脂雙分子層進(jìn)入到P-gp中心空腔的入口。P-gp的底物包括抗腫瘤藥、抗生素等。底物被轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制主要有三個(gè)理論模型。pH依賴性模型解釋了具有pH依賴性結(jié)合的底物被排出的實(shí)驗(yàn);吸塵器模型解釋了部分底物能從細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被排到細(xì)胞膜外的實(shí)驗(yàn),但這兩個(gè)模型對(duì)P-gp存在著底物入口結(jié)構(gòu)的考慮不夠充分。投擲模型成功的解釋了P-gp底物的廣泛性以及不同脂溶性的底物被排出細(xì)胞的難易程度不一樣的實(shí)驗(yàn),而且也考慮到入口結(jié)

3、構(gòu),但對(duì)溶液離子強(qiáng)度對(duì)P-gp線度的影響,底物高效進(jìn)入入口的原因,排出一個(gè)底物消耗幾個(gè)ATP這些問(wèn)題不能給出解釋。本文針對(duì)“投擲”模型所存在的問(wèn)題,從生物分子之間最基本的相互作用是電性質(zhì)的,自由能的變化決定了反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度的觀點(diǎn)出發(fā),運(yùn)用德拜—休克爾理論,對(duì)P-gp以及泵浦糖蛋白—底物系統(tǒng)的靜電自由能進(jìn)行了計(jì)算,得到了有意義的結(jié)果。
　　 本文共分為三部分。第一部分介紹P-gp的結(jié)構(gòu)、底物的類型、工作機(jī)制、抗凋亡作用、P-

4、gp抑制劑及目前研究P-gp所用的實(shí)驗(yàn)方法,主要為后面給出的P-gp的簡(jiǎn)化模型提供依據(jù)。第二部分介紹了德拜-休克爾理論的理論背景、應(yīng)用意義及其推導(dǎo)過(guò)程,這部分內(nèi)容是計(jì)算靜電自由能的理論依據(jù)。第三部分是本文的主要部分,給出了P-gp的簡(jiǎn)化模型及等效電荷分布,計(jì)算了P-gp本身的靜電自由能,研究了溶液離子強(qiáng)度和線度對(duì)P-gp靜電自由能的影響,定量的評(píng)估了溶液離子強(qiáng)度的減小對(duì)P-gp線度的影響程度。進(jìn)一步計(jì)算了底物進(jìn)入P-gp中心空腔的過(guò)程中