PPARs泛激动剂设计、分子对接及分子动力学模拟研究

目的:得到治疗效果好,副作用小的PPAR泛激动剂.方法:用core hopping的方法对LY465608中间链部分和尾链部分进行结构替换.得到新的化合物并与3个蛋白质受体进行分子对接.应用分子动力学模拟先导化合物与PPAR-α、β、γ受体的相互作用情况.基于Lipinski's rule of five,对得到的先导化合物进行ADME预测.结果:对接结果表明得到的目标化合物能与PPAR-α、β、γ活性位点区域的氨基酸残基形成氢键,使AF-2螺旋稳定于激活构象.分子动力学模拟结果表明模拟过程中受体与激动剂复合物体系是稳定的.ADME预测发现它们体内的吸收、分布、代谢和排泄情况符合作为药物的一般特点.结论:得到的8个化合物可以作为PPAR泛激动剂予以进一步的研究.     

HIV-1蛋白酶与其抑制剂相互作用的分子动力学研究

目的:研究抑制剂利托那韦与HIV-1蛋白酶相互作用的分子识别机制。方法:利用HIV-1蛋白酶与利托那韦晶体结构复合物和HIV-1蛋白酶晶体结构进行4 ns的分子动力学模拟。结果:利托那韦对HIV-1蛋白酶骨架运动影响不大,与HIV-1蛋白酶Ile50、Asp128和Asp129形成稳定氢键作用。利托那韦与Asp25、Ala28、Asp29、Gly49、Ile50、Asp124、Asp128、Asp129、Gly148、Ile149、Val181和Ile183总相互作用能均较大。结论:HIV-1蛋白酶通过上述12个残基的非价键作用对利托那韦进行生物识别。     

H274Y突变型H5N1流感病毒神经氨酸酶对奥司他韦的耐药机制研究

【目的】揭示H274Y突变型H5N1流感病毒神经氨酸酶（Neuraminidase,NA）对奥司他韦（Oseltamivir,OTV）产生耐药的机制。【方法】利用BLAST序列比对工具和MOE软件的蛋白质结构比对模块,对野生型和突变型NA（PDB ID：3TI6和3CL0）的一级结构、二级结构、三级结构以及活性位点进行比对,在分子水平探讨H274Y突变型H5N1流感病毒NA对OTV产生耐药的机制。【结果】3CL0中S1区与OTV羧基形成氢键作用的残基由保守残基Arg292变为了非保守残基Asn347;在S2区增加了OTV与Ile222的疏水作用;由于受到突变后酪氨酸残基较大侧链对羟基苄基的空间位阻作用,3CL0中Glu276的空间形态发生较大变化,影响了活性位点S5疏水口袋的形成。【结论】3CL0活性位点S1区保守残基与OTV的氢键作用被非保守残基取代,S2区突变型NA与OTV之间的疏水作用增加,且突变残基的空间位阻影响了活性位点S5区疏水口袋的形成,均可能是造成H274Y突变型H5N1流感病毒NA对OTV耐药的重要原因。     

过氧化物酶体增殖物激活受体-γ激动剂诱导契合机制的分子动力学研究

目的：研究激动剂能够使过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（PPAR-γ）的α螺旋结构更稳定的原因以及PPAR-γ可能的活化机制。方法：利用分子动力学模拟的方法研究激动剂对PPAR—γ的仪螺旋的诱导契合效应。结果：激动剂的存在能够增加PPAR-γ中仪螺旋H2’、H3和H12（AF-2）的骨架氢键概率。结论：激动剂能够使PPAR-γ的α螺旋H2’、H3及H12（AF-2）结构更稳定,同时也影响α螺旋之间氢键的形成与断裂,而且残基侧链二面角的分布也同样能佐证上述观点。     

泽泻醇类化合物调血脂作用及分子机制的研究

目的?研究泽泻调脂效应物质泽泻醇类化合物23-乙酰泽泻醇B、24-乙酰泽泻醇A对高脂小鼠调血脂作用及其分子机制。方法?建立高脂小鼠模型,检测泽泻醇给药后的总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）,检测了脂代谢关键酶卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）的活性,通过同源建模得到LCAT分子结构,采用分子模拟进行了泽泻醇与LCAT相互作用的研究。结果?泽泻醇降低TG、TC水平,升高HDL-C水平,起到调血脂作用。泽泻醇降低LCAT活性,与LCAT的结合区域在Leu201~Phe305范围内。结论?泽泻醇升高HDL-C的机制可能非通过提高LCAT活性实现,Leu201~Phe305区域可能为其抑活位置。Ile227、Arg217、Gly229 3个氨基酸可能是2者与该蛋白相互作用的关键氨基酸残基。      

人朊蛋白Glu200残基突变的分子动力学研究

目的：探索Glu 200残基突变对人朊蛋白二级结构的影响。方法：从RCSB数据库下载人野生型和E200K突变型朊蛋白NMR结构,利用Desmond 9.0分子动力学软件包进行10ns分子动力学模拟。结果：E200K会使人朊蛋白α2和α3螺旋骨架氢键稳定程度下降,从而使上述两螺旋发生解旋现象。结论：人朊蛋白E200K突变会使朊蛋白本身二级结构稳定性下降,可能导致传染性海绵状脑病的发生。     

CDC25B与CDK2/Cyclin A蛋白相互作用研究

目的:研究双特异性蛋白磷酸酶B（CDC25B）与细胞周期素 A(Cyclin A)和细胞周期素依赖性激酶2（CDK2）蛋白发生相互作用的结构基础。方法:应用Discovery Studio (DS) v3.5中的ZDOCK模块对CDC25B与CDK2/Cyclin A蛋白进行对接。应用“Analyze Protein Interface”模块计算CDC25B蛋白和CDK2/Cyclin A蛋白的溶剂可及表面积（SAS）并分析CDC25B蛋白和CDK2/Cyclin A蛋白相互作用界面的关键氨基酸残基。应用“Calculate Interaction Energy”模块计算 CDC25B蛋白和CDK2/Cyclin A蛋白相互作用界面处的关键氨基酸残基间的相互作用能。结果:对pose 1的疏水相互作用、氢键相互作用、相互作用能进行计算分析,预测得到CDC25B-CDK2/Cyclin A复合物的结合模式及起相互作用的氨基酸残基（CDC25B: GLY380,TYR382, ARG485, ARG488,GLU489,ARG490,ARG492,TYR497;CDK2/Cyclin A:THR165, TRP167,ASP206,SER207,ASP210, PHE213）。结论:该结果为今后深入研究 CDC25B通路和发挥协同刺激作用的信号体系以及基于该信号途径新型分子靶向药物的设计提供了理论基础。     

分子动力学模拟法研究糖类衍生物与钠-葡萄糖协同转运蛋白2的相互作用

目的 利用分子动力学模拟方法研究糖类衍生物与钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）相互作用过程,探索SGLT2抑制剂的微观作用机制和构效关系。方法 同源模建SGLT2的结构,利用GROMACS程序包进行SGLT2、SGLT2和葡萄糖复合物、SGLT2与糖类衍生物的复合物等8个结构的模拟计算,通过轨迹分析配体与SGLT2之间及分解结构的相互作用能,考察关键残基和配体的均方根涨落（RMSF）。结果 分子动力学模拟得到的配体与受体的相互作用能比对接得分有更高的实验结果相关性和筛选能力。SGLT2参与相互作用的关键残基为H80、K154、D158、Y290,较重要的残基可能为N75和F453,辅助性残基可能为W291、Q295和S393。配体之间具有比较一致的构象,片段A和C对受体结合具有更重要的作用。A片段构象固定,C片段的体积、刚性和极性增加可以增加结合强度。结论 分子动力学模拟结果能够较好地表现配体与SGLT2之间的相互作用,对于设计SGLT2抑制剂类新药具有较明确的指导作用。     

基于神经氨酸酶结构的流感病毒抑制剂的计算机辅助药物设计

目的:虚拟筛选更高活性的神经氨酸酶(NA)抑制剂,提高抵抗变异病毒的能力,为以后相关疾病治疗新药的设计提供科学依据.方法:利用Schrodinger Suite2009中的Glide模块对Leadnow数据库进行高通量虚拟筛选,对选出的结构用“Core Hopping”模块改造结构;利用Desmond2.4软件包进行分子动力学模拟研究,将NA的空载蛋白及靶点与筛选结果较好的配体小分子复合物共3个模型分别进行10 ns的分子动力学模拟.结果:高通量虚拟筛选得到一个五元环结构的化合物ZINC 13219479,并以此为核心向150-cavity延伸,得到8个能很好进入的结构.建立了靶向这些位点的配体库,方便后续有关研究的进行.分子动力学结果表明模拟过程中各靶点与配体复合物体系稳定,结合位点正确.作为抑制剂,小分子配体与NA酶的150-cavity区域残基形成稳定的氢键作用,牢牢占据NA的催化位点.结论:通过计算机辅助设计得到的小分子与NA的结合能力理论上优于抑制剂达菲.在动力学模拟这些化合物后,更加确定了这些化合物的有效性,具有一定的科研价值.     

蛋白C错义突变Met406Ile致静脉血栓栓塞症的遗传表型及蛋白结构分析

目的 探讨l例蛋白C错义突变(Met406Ile)导致静脉血栓栓塞症的遗传表型和蛋白结构变化.方法 对1例遗传性蛋白C缺陷症家系进行家系调查.采用发色底物法检测家系成员蛋白C活性.抽提外周血基因组DNA,聚合聚合酶链反应(PCR)扩增PROC基因9个外显子,利用直接测序法进行基因序列分析.针对先证者突变位点,对其家系成员进行相应位点DNA测序.利用同源模建技术重建突变体PC三维空间构象,分析突变对其三维空间结构的影响.结果 先证者及4位家系成员蛋白C活性不同程度下降,分别为29.7％,42.2％,42.4％,67.3％和70.7％.其中先证者与3位家系成员携带相同突变类型(c.1218G＞A,Met406Ile).另1家系成员携带PROC基因多态性(rs1799810).同源模建显示:Met406Ile突变导致氨基酸残基间VDW作用半径减小,其中Gly418:C与Ile406CG2,Gly418:C与Ile406HG23,Leu419:N与Ile406:HG23间距离分别减少至2.0733(a)、1.620 45(a)和1.446 52(a).突变后PC蛋白能量由-8.504 54 kcal/mol增加至1210.04 kal/mol,范德华相互作用能变化显著.结论 该PC突变家系的9号外显子c.1218G＞A导致Met406Ile错义突变,突变后局部氨基酸互相碰撞,影响PC蛋白空间结构的稳定性.     

PICK1蛋白83位点氨基酸对PDZ结构域的影响

目的:研究PICK1(protein interacting with C kinase 1)蛋白PDZ结构域内83位点赖氨酸(K83)对PICK1和AMPA受体GluR2亚单位相互作用的影响。方法:利用计算机对PICK1 PDZ结构域和GluR2 C末端4个氨基酸残基进行对接模拟,然后将K83进行虚拟点突变,计算并观察突变后结构和键能的改变。利用实验室已有的野生型全长PICK1 cDNA质粒为模板,构建点突变质粒,与野生型GluR2共转到HEK293T细胞,观察两者在细胞内定位和分布的改变。结果:当野生型PICK1与GluR2共转染时,HEK293T细胞有大量PICK1和GluR2共定位的集簇(cluster)。当我们把构建的PICK1突变体与GluR2共转染时,不同的突变体表现出不一样的改变。结论:改变K83位点的氨基酸结构,很可能会改变PICK1 PDZ结构域与GluR2 C末端结合所形成的疏水、氢键、静电相互作用,使得PDZ结构域与GluR2 C末端的结合能力发生不同程度的改变。     

Virtual mutagenesis of isocitrate dehydrogenase 1 involved in glioblastoma multiforme

Background  Site A132Arg mutations potentially impair the affinity of isocitrate dehydrogenase 1 (IDH1) for its substrate isocitrate (ICT), consequently reducing the production of α-ketoglutarate and leading to tumor growth through the induction of the hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) pathway. However, given that the roles of other active sites in IDH1 substrate binding remain unclear, we aimed to investigate IDH1 mutation pattern and its influence on enzyme function.

Methods  Fifteen IDH1 catalytic active site candidates were selected for in silico mutagenesis and protein homology modeling. Binding free energy of the IDH1/ICT complexes with single-site mutations was compared with that of the wild type. The affinity of 10 IDH1 catalytic active sites for the ICT substrate was further calculated.

Results  The IDH1 active site included seven residues from chain A (A77Thr, A94Ser, A100Arg, A132Arg, A109Arg, A275Asp, and A279Asp) and three residues from chain B (B214Thr, B212Lys, and B252Asp) that constituted the substrate ICT-binding site. These residues were located within 0.5 nm of ICT, indicating a potential interaction with the substrate. IDH1 changes of binding free energy (ΔE) suggested that the A132Arg residue from chain A contributes three hydrogen bonds to the ICT α-carboxyl and β-carboxyl groups, while the other nine residues involved in ICT binding form only one or two hydrogen bonds. Amino acid substitutes at A132Arg, A109Arg, and B212Lys sites, had the greatest effect on enzyme affinity for its substrate.

Conclusions  Mutations at sites A132Arg, A109Arg, and B212Lys reduced IDH1 affinity for ICT, indicating these active sites may play a central role in substrate binding. Mutations at sites A77Thr, A94Ser, and A275Asp increased the affinity of IDH1 for ICT, which may enhance IDN1 catalytic activity. Mutant IDH1 proteins with higher catalytic activity than the wild-type IDH1 could potentially be used as a novel gene therapy for glioblastoma multiforme.

     

类风湿关节炎临床检验诊断性能评价

目的:类风湿关节炎患者IL-1RI、RFs、IL-lβ、CDK2等重点指标进行检测诊断性能评价。方法:以我院2011年8月～2012年8月收治的85例类风湿性关节炎确诊患者作为研究对象,其中活动期37例,缓解期48例。对活动期与缓解期患者进行指标比较,同时采用ELISA方法检测并比较活动期组患者与同期收治的同例数上呼吸道感染和健康体检患者IL-1RI、RFs、IL-lβ、CDK2等指标。结果:类风湿活动期与缓解期比较IL-1RI差异无统计学意义(P>0.05),两组CDK2差异对诊断有统计学意义,与上呼吸道感染和健康组比较IL-1RI、CDK2经秩和检验具有统计学意义(P<0.05)。结论:IL-1RI在类风湿临床诊断中具有重要作用,RFs是一项类风湿关节炎临床活动重要指标,可能与炎症严重程度有关,CDK2或可为治疗类风湿关节炎提供支持,由于例数较少,指标包含种类也不够完全,检测结果对于诊断类风湿性关节炎尚不够确切,还需进一步深入研究。     

DNA与对氨基苯酚相互作用的初步研究

目的：探讨DNA与对氨基苯酚的相互作用。方法：在0．05mol／L Na2HPO4-0．05mol／L NaH2PO4-0．10mol／L NaCl缓冲体系（pH=7．30）中研究对氨基苯酚在核苷三磷酸修饰电极及DNA修饰电极上的电化学行为。结果：双链DNA（dsDNA）和单链DNA（ssDNA）均可减小对氨基苯酚的氧化峰峰电流，在三磷酸腺苷（dATP）、三磷酸鸟苷（dGTP）修饰电极上的电化学行为与之相似。结论：三磷酸腺苷（dATP）、三磷酸鸟苷（dGTP）和DNA与对亚氨基苯醌以较强的氢键结合，与对氨基苯酚作用力较小。     

链段间氢键化程度及离子基团对阴离子型聚氨酯性能的影响

以实验室自制的聚酯多元醇与甲苯二异氰酸酯(TDI)、一缩二乙二醇(DEG),通过聚合反应合成了结构相似的软段磺酸盐型聚氨酯分散体(SSSPU)、硬段磺酸盐型聚氨酯分散体(SHSPU)和硬段羧酸盐型聚氨酯分散体(CHSPU)。通过FT-IR、DSC、TG和力学性能测试,探讨了链段间氢键化程度和离子基团的种类及位置对聚氨酯胶膜性能的影响。结果显示:SSSPU的硬段之间有较强的氢键作用,呈现明显的微相分离结构,胶膜具有良好的力学性能和耐热性能;SHSPU的氢键作用弱,呈微相混合结构,胶膜力学性能差;CHSPU的氢键作用不仅存在于硬段之间,还存在于硬段与软段之间,呈微相混合结构,由于氢键及羧酸盐的离子缔合作用,其胶膜的力学性能最好。     

新型小分子化合物cyy-287联合CDK抑制剂roscovitine抑制SBC-2细胞生长的机制

目的：探讨新型小分子化合物cyy-287 联合细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）抑制剂roscovitine抑制小细胞肺癌细胞SBC-2生长的机制。方法：取对数生长期的SBC-2细胞,通过MTS检测cyy-287和顺铂（DDP）的IC50值,以及cyy-287和roscovitine联合使用的联合指数（CI）。cyy-287与roscovitine联用抗肿瘤活性实验分组：DMSO（对照）组、roscovitine（20 μmol/L）组、cyy-287（1.5 μmol/L）组、cyy-287+roscovitine组。通过克隆形成实验检测各组药物处理后肿瘤细胞的生长和增殖情况;流式细胞术测定细胞周期分布和凋亡比例的变化情况。采用Western blot法检测各组CL-PARP的蛋白表达水平,以及AKT的磷酸化水平。结果：cyy-287对SBC-2的IC50值为（1.77±0.10）μmol/L,与roscovitine联合使用的CI＜1,说明两药联合使用存在协同作用。与cyy-287组比,cyy-287+roscovitine组能够显著抑制SBC-2的生长和克隆形成（P ＜0.001）,且凋亡细胞比例明显增加（P ＜0.001）;凋亡相关CL-PARP的蛋白表达水平显著上升,P-AKT表达水平下降（P ＜0.05）。结论：cyy-287与roscovitine联用具有协同的抗肿瘤作用,可有效抑制SBC-2细胞生长并诱导其凋亡,其潜在机制主要是通过抑制AKT的磷酸化,抑制细胞存活。