水蛭素-凝血酶體系的分子動力學模擬與分析.pdf

1、隨著計算機技術(shù)、分子生物學和計算化學的發(fā)展，蛋白質(zhì)理論模擬已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域，為生物大分子的實驗以及藥物分子設計都提供了有力的支持。分子動力學是分子模擬手段中最為常見和有效的模擬手段之一。本文利用分子動力學對水蛭素進行了穩(wěn)定性研究和修飾位點預測，并且用拉伸分子動力學對水蛭素/凝血酶體系進行相互作用的研究。 水蛭素是有65個氨基酸殘基的單鏈蛋白質(zhì)，具有良好的抗凝血性質(zhì)。水蛭素分子可分為N域和C域兩個功能域。N域有3個二硫鍵

2、，結(jié)構(gòu)緊密，C域柔性很大。水蛭素在不同的條件下都顯示出很強的穩(wěn)定性，而唯一能使水蛭素失活的條件是高溫和強堿性條件。為了從分子水平解釋水蛭素失活的原因，本文采用分子動力學模擬水蛭素在高溫和強堿性條件下的構(gòu)象和狀態(tài)，結(jié)果顯示水蛭素的C域在該條件下發(fā)生折疊，從而導致了水蛭素的失活。 水蛭素是迄今為止發(fā)現(xiàn)的特異性最好的凝血酶抑制劑，但由于其血漿半衰期很短，嚴重限制了其在臨床上的抗凝應用。聚乙二醇(PEG)修飾是常用的提高蛋白和多肽類藥物

3、血漿半衰期的方法，PEG修飾水蛭素的位點通常是賴氨酸殘基，但由于水蛭素的賴氨酸殘基較多，導致修飾產(chǎn)物較雜，而實驗手段確定水蛭素的PEG修飾位點比較困難。本文通過對水蛭素的分子動力學模擬，采用溶劑可及表面積作為判定賴氨酸殘基修飾可能性的判斷標準，預測了液相修飾條件下水蛭素的PEG修飾位點，并且通過對水蛭素＼凝血酶體系的模擬推斷了水蛭素在固相條件下的修飾位點。結(jié)果表明在液相修飾的時候，水蛭素在水溶液中可被修飾的賴氨酸殘基除Lys47外，都容

4、易被修飾。而在固相修飾的時候，水蛭素僅Lys35，Lys27容易被修飾，而且要得到活性高，穩(wěn)定性好的修飾產(chǎn)物，Lys35可能是比較好的修飾位點。 水蛭素的N域與凝血酶的活性位點作用，而柔性很大的C域和凝血酶的次級纖維蛋白酶原識別位點作用。C域和N域和凝血酶不同部位的協(xié)同作用使得水蛭素/凝血酶復合體很穩(wěn)定。本文用拉伸分子動力學方法研究了水蛭素和凝血酶之間的獨特相互作用。結(jié)果顯示，水蛭素的C域和IN域的共同作用使得水蛭素/凝血酶復合