基于聯(lián)合殘基模型的全α和β蛋白質(zhì)折疊研究.pdf

1、蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題一直以來(lái)都被視為生命科學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)懸而未決的重大問(wèn)題。具體可以將研究方向細(xì)分為三類(lèi)：1.蛋白質(zhì)折疊的密碼；2.折疊過(guò)程和機(jī)制；3.三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。在各種研究手段和方法中，分子模擬的方法為該問(wèn)題在從分子層次揭示微觀機(jī)制上取得了巨大成就，聯(lián)合殘基模型UNRES便是其中最具影響力一種。基于UNRES模型對(duì)蛋白質(zhì)鏈的合理簡(jiǎn)化和純物理力場(chǎng)的精確計(jì)算，在提升了運(yùn)算速度同時(shí)也保持了所需的精度，這為我們進(jìn)行大蛋白的模擬提供了有效的途徑。在本論

2、文中，我們主要基于聯(lián)合殘基模型UNRES的方法，針對(duì)蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題的三個(gè)具體問(wèn)題做了以下一些工作：
　　1）對(duì)145氨基酸的8螺旋蛋白1DVP進(jìn)行了48軌道293ns，從直鏈開(kāi)始的動(dòng)力學(xué)模擬，觀察到主要折疊過(guò)程為多核折疊，即伴隨著疏水塌縮，有二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，在鏈的兩頭和中間部分容易聚集成折疊核，隨后融合成三級(jí)結(jié)構(gòu)并調(diào)整最終形成天然態(tài)結(jié)構(gòu)；也觀察到有少量的單核折疊過(guò)程，折疊核形成和生長(zhǎng)在序列C端。隨后我們將蛋白質(zhì)序列依次劃分為三螺旋

3、片段，進(jìn)行了48軌道293ns的正則動(dòng)力學(xué)模擬和128軌道的多副本交換動(dòng)力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)每個(gè)片段均可以獨(dú)立折疊到天然結(jié)構(gòu)，但在中間和兩端的成核部分結(jié)構(gòu)會(huì)比較穩(wěn)定，可以理解折疊核容易在相應(yīng)區(qū)域形成的原因。而比較中間和兩端處的成核偏向性發(fā)現(xiàn)，以C端最強(qiáng)，N端此次，中間最弱。這些結(jié)果都與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。進(jìn)一步的序列分析也發(fā)現(xiàn)各片段處序列都呈現(xiàn)較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。這些結(jié)果都將有助于理解重復(fù)性大蛋白的折疊機(jī)制。
　　2）一典型的3β片，37氨基

4、酸FBPWWdomain蛋白和它的7個(gè)突變體折疊的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的討論。在選擇了合適的模擬溫度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了512軌道的Langevin控溫正則動(dòng)力學(xué)模擬，基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析顯示，折疊過(guò)程存在兩個(gè)通路，有中間態(tài)的形成。蛋白質(zhì)序列C端的剪切和位點(diǎn)突變會(huì)顯著影響折疊過(guò)程，但N端的改變對(duì)折疊反應(yīng)過(guò)程的影響不大，支持了Nguyen等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)構(gòu)聚類(lèi)的結(jié)果也顯示突變體會(huì)對(duì)自由能曲面造成影響，與Nguyen的能量曲面推測(cè)一致。有關(guān)折

5、疊過(guò)程的細(xì)節(jié)還將繼續(xù)進(jìn)行討論。
　　3）針對(duì)具體的醫(yī)學(xué)問(wèn)題，嘗試在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)上做了一點(diǎn)工作。我們應(yīng)用已有的基于知識(shí)的方法對(duì)大麻素2型受體（CB2）進(jìn)行了結(jié)構(gòu)建模，并與未知通路的Gs蛋白進(jìn)行了對(duì)接模擬，結(jié)果顯示它們之間存在相互作用，比較同濟(jì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院李熳教授提供的免疫共沉淀法實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以認(rèn)為我們發(fā)現(xiàn)了一條新的信號(hào)傳導(dǎo)通路。但這項(xiàng)工作只是一個(gè)開(kāi)端，其中還有很多未知問(wèn)題，隨后將應(yīng)用UNRES模型進(jìn)一步對(duì)CB2的柔性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，與Gs