HIV-1逆转录酶非核苷类抑制剂MKC分子结合位点的理论研究

1RT1蛋白是一个HIV-1逆转录酶核心蛋白,是抑制剂药物分子的作用靶点.非核苷类抑制剂MKC分子是1RT1蛋白中的配体分子.采用量子力学密度泛函理论,B3LYP计算方法,结合6-31G(d,P)基组,逐个计算MKC分子与其周围半径0.7 nm结构范围内的34个氨基酸残基相互作用和结合能,发现在1RT1蛋白中103Lys残基是MKC分子的结合作用位点,结合能值为-46.73 kJ·mol-1.该结合位点的发现将为进一步设计和寻找抗HIV-1逆转录酶抑制剂药物分子提供一些理论基础.     

基于蛋白质专一性力场和分子动力学模拟研究细胞周期依赖性蛋白激酶5与Roscovitine衍生物的作用机制

本文通过分子对接,将极化的蛋白质专一性电荷(PPC)替换AMBERFF03电荷,利用分子动力学模拟(MD)和结合自由能计算等方法研究3种Roscovitine衍生物抑制剂与细胞周期依赖性蛋白激酶5(CDK5)的相互作用,分析药物与其周围残基之间的氢键作用以及蛋白质极化对静电作用和范德华作用等的影响。模拟结果表明:3种抑制剂与CDK5的结合模式很相似,范德华力对亲和能有较大贡献。但残基分解分析表明Glu81、Cys83和Lys89与抑制剂形成静电相互作用能显著区分3种不同Roscovitine衍生物类抑制剂的生物活性。     

CDK5与喹啉酮类抑制剂相互作用的分子模拟研究

本文采用分子对接、分子动力学模拟(MD)和结合自由能计算等方法研究了3种喹啉酮类抑制剂与CDK5的相互作用,并且分析和讨论了药物与其周围残基之间的氢键和疏水作用.模拟结果还表明M1和M2与CDK5的结合模式很相似,但残基分解分析表明残基Ile10对于区分M1和M2之间不同的生物活性起到关键的作用.然而,M3的结合模式与M1或M2相比却有一些不同,其中它与残基Asn144之间的静电作用在结合过程中起到了关键的作用.本文的工作对于以后设计新型的有较高选择性的CDK5抑制剂具有一定的指导意义.     

分子模拟研究AChE与酮类曼尼希碱衍生物抑制剂相互作用的结合机理

主要通过分子对接(autodock)、分子动力学(MD)模拟和结合自由能(MM/PBSA)计算等方法研究了3种酮类曼尼希碱衍生物抑制剂(下文它们被标记为M1、M2和M3)与AChE的结合模式和相互作用机理.分析表明,结合自由能的计算结果与实验测得的IC_(50)值结果相对应,而范德华相互作用是这3种抑制剂与AChE结合的主要驱动力.其中,M2和M3与AChE的结合模式相似,但与M1相比有些不同,这点在抑制剂与周围残基之间的能量分析上也有所体现.残基W84和E82则是区分抑制剂M1、M2和M3生物活性高低的关键性残基.     

固有无序蛋白与结合配体作用位点的分析与预测

固有无序蛋白(简称IDPs)在生理条件下不具有稳定的二级或三级结构，但是在生物体内通过与结合配体相互作用来发挥重要的生物学功能，故研究固有无序蛋白与配体的相互作用，对理解这些蛋白的功能具有重要的生物学意义。本文基于IDPsBind数据库，获得固有无序蛋白与5类配体分子(DNA,RNA,金属离子，肽，小分子)结合的结合位点，然后对这些结合位点处残基出现在5类结合位点的倾向性进行分析，结果发现：5类配体分子的结合位点处氨基酸的分布是不一样的。然后，利用滑动窗口中心残基的结合配体类型，建立5类结合配体的结合位点数据集，并提取四种特征参数：位置特异性矩阵(PSSM),20种氨基酸组分(AAC),以及残基的疏水性(HP)和溶剂可及表面积(SASA)特征，结合机器学习算法对5类结合位点进行分类识别，在5折交叉检验结果中预测准确率(Acc)最高达到87%,当特征融合后，预测准确率(Acc)达到88.3%。该研究结果对固有无序蛋白与结合配体相互作用的分析提供了很好的参考。     

三氢-咪唑并[4,5-c]喹啉-4(5H)-酮衍生物与二肽基肽酶-4结合机理的理论研究

通过分子对接、分子动力学(MD)模拟和结合自由能分析的方法研究了三氢-咪唑并[4,5-c]喹啉-4(5H)-酮衍生物药物与二肽基肽酶之间的成键机制,分析和讨论了抑制剂和相邻残基之间的氢键和疏水相互作用.用MM-PBSA方法计算得到的4个抑制剂的结合自由能与实验上测得的结果是一致的.抑制剂与DPP-4的关键残基间的范德华相互作用对于体系的结合能有较大的贡献,并且是区分不同抑制剂生物活性的标志之一.     

分子动力学模拟三氯生对烯脂酰-ACP还原酶作用机制研究

本文利用分子动力学模拟分别研究了蛋白sa Fab I体系、sa Fab I-NADP+体系和sa Fab I-NADP+-TCL体系的稳定性、各氨基酸残基随模拟时间的波动情况以及活性位点处关键氨基酸残基构象的变化规律.研究表明,辅酶NADP+及抑制剂三氯生均可在不同程度上促使蛋白构象稳定.辅酶NADP+可以促使活性位点Loop区残基Y147-Y157残基构象变为规则的卷曲构象;抑制剂三氯生可以促使蛋白与底物结合位点Loop I区残基I94-E108和Loop II区残基R194-F204及活性位点Loop区残基Y147-Y157残基构象变为规则的卷曲构象,构象趋于稳定.上述研究发现对认识三氯生作为抗菌药物机制及相关药物设计具有重要指导意义.     

HIV-1 Tat与P-TEFb复合物的分子动力学模拟及结合自由能计算

P-TEFb结构中与Tat蛋白的结合位点是新型抗HIV-1药物设计和虚拟筛选的重要靶标.对含有两个锌指结构的Tat.P-TEFb复合物体系进行了14ns的分子动力学模拟,应用MM-PBSA/GBSA方法计算体系的结合自由能,以及通过基于氨基酸残基的能量分解来探究体系中蛋白质之间的相互作用.结果表明范德华作用能是复合物形成的主要驱动力,Cys261与ZN88之间的配位作用是结合自由能的最大贡献者.根据Tat.P-TEFb体系的动力学结构信息和残基能量分解结果预测了P-TEFb结构中可能的活性位点.位点Ⅰ和位点Ⅱ应可作为基于受体三维结构的抗HIV-1药物分子设计的起始位点.模拟计算的结果可以为进一步指导药物设计奠定基础.     

第一类鱼抗冻蛋白与天然气水合物吸附结合过程中局部结构变化研究

采用分子动力学模拟方法，计算分析第一类鱼抗冻蛋白(AFP-Ⅰ)在与天然气水合物吸附结合过程中局部结构的变化，并通过AFP-Ⅰ氨基酸突变体模拟结果来进一步说明AFP-Ⅰ抑制水合物生长的作用机理。结果表明，在AFP-Ⅰ与水合物结合过程中分子局部结构发生改变，水合物结合位点(Hydrate-binding site, HBS)处部分氨基酸残基的甲基发生迁移以适应水合物的笼状结构并取代甲烷分子与水合物表面结合。此外，氨基酸突变体模拟表明AFP-Ⅰ侧链上的甲基的缺失会减弱抗冻蛋白与水合物的结合能力。研究结果对研发可降解的天然产物类水合物抑制剂具有参考意义。     

EMND与人血清白蛋白的分子作用机制

微波条件下,运用一锅法合成了二氢嘧啶-2-酮的衍生物—5-乙酯基-6-甲基-4-(4-硝基苯基)-3,4-二氢嘧啶-2-酮(EMND).运用同步荧光光谱、位点竞争结合实验、荧光共振能量转移(FRET)理论以及分子模拟技术研究了EMND与人血清白蛋白(HSA)的分子作用机制.实验结果表明:EMND与HSA的结合位点位于色氨酸(Trp214)附近,EMND的结合位点位于HSA的IIA亚域.通过FRET理论计算得出EMND与色氨酸残基的结合距离r=4.25nm,说明EMND与HSA之间能够发生非辐射能量转移.分子模拟表明EMND结合到HSA IIA亚域的疏水空腔,它们之间存在氢键作用,进一步印证了同步荧光及位点竞争结合实验结果.本研究对于在分子水平上理解小分子与生物大分子的相互作用本质以及设计基于二氢嘧啶-2-酮的药物等都有一定的参考作用.     

Influence of site-directed mutation of cytochrome b5 Phe35 on the protein’s structure and properties

Kinetic studies of the heme dissociation from the wild type and Phe35Tyr, Phe35Leu mutants of bovine liver microsomal ferricytochrome b 5 indicate that the oxidized Phe35Tyr mutant is more stable towards denaturant than wild type but Phe35Leu mutant proceeded with a different mechanism compared with wild type cytochrome b 5 and Phe35Tyr mutant protein. Because of the decrease of side chain volume in Phe35Leu mutant, a cavity produced in the interior of the protein may offer a channel for urea molecule to enter the hydrophobic pocket. When urea concentration is larger than 5 mol/L, the urea molecule may compete to coordinate the iron of heme with His39, that results in sharp increase of the rate of heme dissociation. The interaction between cytochrome b 5 and cytochrom c demonstrated that a 1:1 protein complex was formed between the two proteins. The binding constants of cytochrome b 5 with cytochrome c are: wild type K A=4.2(±0.01)×10 6(mol/L) -1 , Phe35Tyr K A=3.7(±0.01)×10 6(mol/L) -1 and Phe35Leu K A=4.7(±0.01)×10 6(mol/L) -1 respectively ( I =1 m mol/L, pH 7.0 soldium phosphate buffer, 25℃). These results clearly show that the mutation at Phe35 has no influence on the binding of cytochrome b 5 with cytochrome c and that the hydrophilic patch residues are not involved in the binding of cytochrome b 5 and cytochrome c.     

Structure of the HP1 chromodomain bound to histone H3 methylated at lysine 9

Specific modifications to histones are essential epigenetic markers---heritable changes in gene expression that do not affect the DNA sequence. Methylation of lysine 9 in histone H3 is recognized by heterochromatin protein 1 (HP1), which directs the binding of other proteins to control chromatin structure and gene expression. Here we show that HP1 uses an induced-fit mechanism for recognition of this modification, as revealed by the structure of its chromodomain bound to a histone H3 peptide dimethylated at Nzeta of lysine 9. The binding pocket for the N-methyl groups is provided by three aromatic side chains, Tyr21, Trp42 and Phe45, which reside in two regions that become ordered on binding of the peptide. The side chain of Lys9 is almost fully extended and surrounded by residues that are conserved in many other chromodomains. The QTAR peptide sequence preceding Lys9 makes most of the additional interactions with the chromodomain, with HP1 residues Val23, Leu40, Trp42, Leu58 and Cys60 appearing to be a major determinant of specificity by binding the key buried Ala7. These findings predict which other chromodomains will bind methylated proteins and suggest a motif that they recognize.     

浅谈高分子阻垢剂的研究进展

详细介绍了天然高分子阻垢剂、含磷低分子阻垢剂、含磷高分子阻垢剂、聚羧酸类高分子阻垢剂、磺酸盐高分子阻垢剂和绿色环保型高分子阻垢剂的研究进展情况。     

两种雌激素受体与抑制剂作用的机制

对雌激素受体ERα和ERβ与抑制剂244结合的体系进行了12 ns的分子动力学模拟,用MM PBSA方法计算了体系的结合自由能,抑制剂与ERα的结合自由能是-30.11 kJ/mol,与ERβ的是-33.32 kJ/mol。ERα中Met421侧链原子与抑制剂间的静电排斥作用使活性口袋周围的残基构象发生变化,导致活性区域中结合空穴变大,从而使ERα与抑制剂的亲和性降低。自由能分解计算进一步说明了各个残基对自由能的贡献。     

重组PAI-1在大肠杆菌中表达条件的研究及其对t-PA，u-PA抑制的分析

带有表达质粒pBV220/PAI-1的大肠杆菌中,在菌体密度为Ａ_600nm=0.3--0.4时诱导,表达重组PAI-1(rPAI-1)的效率最高。在诱导后的6h以内,rPAI-1的百分含量持续升高。rPAI-1经分离纯化并用盐酸胍激活后,能够与t-PA及u-PA反应,用SDS-PAGE和纤维蛋白自显影方法可以检测出它们所形成的复合物。     

基于支持向量机的脂肪酶耐热序列与嗜热序列分类研究

从GenBank数据库中获取了微生物来源的嗜热脂肪酶序列77条,耐热脂肪酶序列65条,分别统计分析序列中20种氨基酸出现的频次,二肽片段、三肽片段出现的差异以及非相邻二元组合的偏爱性。在此基础上,利用支持向量机(SVM)进行序列分类研究。研究结果表明:在统计学意义上,20种天然氨基酸残基中,亮氨酸、脯氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸在嗜热蛋白序列中出现的频率高于其在耐热蛋白中出现的频率;二肽片段KC,EE,KE,RE,VE,YI,EK,VK,EV,YV,EY,KY,VY和YY的出现频率在嗜热蛋白中显著高于其在耐热蛋白中出现的频率。三肽片段的出现频率和非相邻二元组合的序列偏爱性也显示与蛋白耐热性显著相关。训练集的分类准确率达99.65%,真实数据集的分类准确率达到98.41%。     

一类双氯芬酸类似物环氧合酶抑制剂作用模式的理论研究

基于 1PXX 晶体结构以及以晶体中双氯芬酸 DIF701 为模版的双氯芬酸类似物2型环氧合酶(COX-2) 抑制剂的结构,利用药效团和自组织分子力场分析方法,探讨了 COX-2 与抑制剂的相互作用模式。建立了双氯芬酸药效团模型和 COX-2 抑制剂三维定量构效关系模型,并且两种方法所得的模型吻合;确定的 COX-2 与抑制剂的作用模式,可以指导抑制剂的设计,用于开发抗炎药物。     

Structures of cytochrome P450 17A1 with prostate cancer drugs abiraterone and TOK-001

Cytochrome P450 17A1 (also known as CYP17A1 and cytochrome P450c17) catalyses the biosynthesis of androgens in humans. As prostate cancer cells proliferate in response to androgen steroids, CYP17A1 inhibition is a new strategy to prevent androgen synthesis and treat lethal metastatic castration-resistant prostate cancer, but drug development has been hampered by lack of information regarding the structure of CYP17A1. Here we report X-ray crystal structures of CYP17A1, which were obtained in the presence of either abiraterone, a first-in-class steroidal inhibitor recently approved by the US Food and Drug Administration for late-stage prostate cancer, or TOK-001, an inhibitor that is currently undergoing clinical trials. Both of these inhibitors bind the haem iron, forming a 60° angle above the haem plane and packing against the central I helix with the 3β-OH interacting with aspargine 202 in the F helix. Notably, this binding mode differs substantially from those that are predicted by homology models and from steroids in other cytochrome P450 enzymes with known structures, and some features of this binding mode are more similar to steroid receptors. Whereas the overall structure of CYP17A1 provides a rationale for understanding many mutations that are found in patients with steroidogenic diseases, the active site reveals multiple steric and hydrogen bonding features that will facilitate a better understanding of the enzyme's dual hydroxylase and lyase catalytic capabilities and assist in rational drug design. Specifically, structure-based design is expected to aid development of inhibitors that bind only CYP17A1 and solely inhibit its androgen-generating lyase activity to improve treatment of prostate and other hormone-responsive cancers.     

二蕊荷莲豆中的一个新环肽

从石竹科植物二蕊荷莲豆 (DrymariadiandraBl.)中分离得到一个新的环九肽 ,其结构经波谱鉴定为环 ( -脯 -脯 -苯丙 -苯丙 -缬 -异亮 -丙 -苯丙 -亮 - ) .     

Binding Sites of La~(3 ) on Camodulin

ＢｉｎｄｉｎｇＳｉｔｅｓｏｆＬａ３＋ｏｎＣａｍｏｄｕｌｉｎ＊ＦｅｎｇＹｕｐｉｎｇ（冯玉萍），ＹｕａｎＨａｏｄａｎ（袁浩丹）＋，ＺｈｏｕＹｕｘｉａｎｇ（周玉祥）＋，ＮｉｎｇＹｏｎｇｃｈｅｎｇ（宁永成），ＺｈａｎｇＲｉｑｉｎｇ（张日清）＋Ｄｅｐａｒｔｍｅ...