HIV蛋白gp41與小分子抑制劑的結(jié)合機(jī)理和XAO多肽折疊研究.pdf

1、自從1983年HIV-1病毒首位患者被發(fā)現(xiàn)以來，到現(xiàn)在至少有兩千多萬人死于該疾病。盡管現(xiàn)有的藥物和高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒聯(lián)合療法的應(yīng)用改善了病人臨床治療效果，但始終存在無法根除病毒、耐藥性病毒株的出現(xiàn)以及毒副作用是HIV病毒難以克服的困難。迄今為止，艾滋病的疫苗的研制仍未獲得成功，因此針對(duì)新蛋白靶點(diǎn)研發(fā)安全高效的抗HIV藥物的任務(wù)仍非常緊迫。
　　 HIV-1病毒表面的膜蛋白gp41在病毒進(jìn)入細(xì)胞過程中起重要作用，任何阻止六螺旋結(jié)構(gòu)形

2、成的分子都有可能阻抑膜融合的發(fā)生，從而起到抗HIV病毒感染的作用。目前一種多肽藥物T-20能夠抑制gp41膜蛋白的作用，是一種美國藥品局批準(zhǔn)上市的新藥，但是T-20價(jià)格昂貴，必須要通過靜脈注射，另外也容易使HIV病毒產(chǎn)生耐藥性。所以發(fā)展針對(duì)靶點(diǎn)位gp41蛋白的小分子抑制劑（有T-20的生物活性，沒有它的顯著缺點(diǎn)）是非常必要的。各種文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道許多種主要小分子抑制劑，但是它們的的抑制機(jī)理卻沒有明確提出來，本文通過理論計(jì)算對(duì)這些小分子抑制劑

3、的抑制機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)和歸納，通過總結(jié)出已有抑制劑的抑制機(jī)理，能夠更好的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)開發(fā)新型抑制劑。
　　 (1)天然的小分子（橄欖素和茶多酚類物質(zhì)）和HIV的gp41蛋白的結(jié)合模式，通過dock分子對(duì)接程序，分子動(dòng)力學(xué)模擬，MM/PBSA計(jì)算天然的分子和蛋白結(jié)合的自由能。我們確定了這些小分子最可能的結(jié)合模式，我們的模擬計(jì)算顯示gp41蛋白N36多肽上面的N端的疏水空穴是一種最有可能的靶位。這個(gè)疏水空穴是由氨基酸Leu567，Leu5

4、68，Thr569，Val570，Trp571，Gly572,Ile573，Lys574，Gln575，Leu576，和Gln577等氨基酸構(gòu)成的。由于天然的小分子抑制劑都是多羥基化合物，分子上面的羥基非常容易和gp41上面的Gln（谷氨酰胺）形成氫鍵，氫鍵和范德華作用在抑制劑和蛋白結(jié)合的過程中起了最為關(guān)鍵的作用。Gln575和Gln577能夠和抑制劑分子形成氫鍵，是抑制過程中的蛋白質(zhì)上面的關(guān)鍵氨基酸。
　　 (2)小分子（主要

5、含有類吲哚雜環(huán)結(jié)構(gòu)的小分子）抑制劑和HIV的gp41蛋白的可能的結(jié)合機(jī)理和模式，通過dock分子對(duì)接程序，分子動(dòng)力學(xué)模擬，MM/PBSA計(jì)算小分子和蛋白結(jié)合以后的自由能。我們確定了這些小分子最可能的結(jié)合模式，我們模擬顯示gp41蛋白N36多肽上面的N端的疏水空穴是一種最可能的靶點(diǎn)。范德華作用在抑制劑和蛋白結(jié)合的過程中起了最為關(guān)鍵的作用。尤其這些小分子上面的雜環(huán)結(jié)構(gòu)和氨基酸Trp571上面的結(jié)構(gòu)是一致的，Trp571和這些小分子抑制劑的范

6、德華作用非常強(qiáng)烈，尤其Trp571的吲哚環(huán)和這些抑制劑的吲哚環(huán)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的相互作用，因此對(duì)于這類分子抑制劑而言，Trp571是抑制劑結(jié)合蛋白質(zhì)的關(guān)鍵氨基酸，抑制劑上面的和Trp571相同的類吲哚結(jié)構(gòu)是抑制劑有效的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。
　　 (3)含羧基的小分子抑制劑和HIV的gp41蛋白的結(jié)合模式和結(jié)合機(jī)理，通過dock分子對(duì)接程序，分子動(dòng)力學(xué)模擬，MM/PBSA計(jì)算抑制劑和蛋白結(jié)合以后的自由能。我們確定了這些小分子最有可能的結(jié)合模式，我

7、們的模擬顯示gp41蛋白N36多肽上面的N端的疏水空穴是一種最有可能的結(jié)合位置，靜電相互作用力在抑制劑和蛋白結(jié)合過程中起了最為關(guān)鍵的作用，除了疏水空穴中蛋白質(zhì)和抑制劑的疏水作用力外，兩個(gè)含電荷的氨基酸(Arg579和Lys574)這兩個(gè)氨基酸和抑制劑的羧基之間能夠形成穩(wěn)定的鹽橋，這也是這些蛋白質(zhì)抑制劑能夠抑制蛋白作用的關(guān)鍵，這個(gè)對(duì)于設(shè)計(jì)新的抑制劑有非常重要的指導(dǎo)意義。
　　 (4)XAO多肽是一種新型多肽，對(duì)于多肽的分子動(dòng)力學(xué)模

8、擬，是生物模擬非常重要的一部分。利用REMD模擬XAO多肽在不同溫度條件下，不同構(gòu)型的分布情況。直接使用AMBER03力場(chǎng)進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬會(huì)導(dǎo)致在低溫條件下趨向于形成helix構(gòu)型。通過MM-PBSA和PCM對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的構(gòu)型溶劑化自由能進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算表明AMBER03力場(chǎng)低估了多肽中的PPII構(gòu)型中靜電相互作用力，這個(gè)力場(chǎng)條件下XAO多肽更加容易形成helix構(gòu)型。在類似XAO多肽的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)殡逆湵容^短，所以不會(huì)形成穩(wěn)定的內(nèi)氫鍵