蛋白质晶体学与药物设计

蛋白质晶体学的发展,产生了根据药物靶分子三维结构知识开展药物设计的新研究方向。本文通过一些有代表性的研究工作,介绍目前了解到的药物分子与靶分子相互作用的结构基础以及以这些结构知识为依据开展药物设计的初步尝试。     

龙虾甘油醛-3-磷酸脱氢酶结构中的氢键

甘油醛－３－磷酸脱氢酶（ＧＡＰＤＨ）是一种具有别构作用的寡聚酶。根据Ｘ射线晶体学研究得到的中国南海龙虾Ｐ．ｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒｈｏｌｏ－ＧＡＰＤＨ高分辩率三维结构显示复杂的氢键结构,对各种类型氢键的分布和几何性质进行了统计分析。这个寡聚蛋白氢键的特性总体上与单体蛋白类似。几乎所有位于亚基间界面的极性侧链都能形成氢键,并满足能量上有利的几何学要求     

Structure of D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase fromPalinurus versicolor in a tetragonal crystal form

D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (holo-GAPDH) from Palinurus versicolor was crystallized in a novel crystal form by the method of sitting-drop vapor diffusion. The crystals have space group P4212, cell parameters a=15.49 nm, c=8.03 nm and two subunits per asymmetric unit. The crystal structure at 0.34 nm was determined by the molecular replacement method. The final model has crystallographic Rfree and R factors of 0.274 and 0.262, and r.m.s. deviations of 0.002 nm for bond lengths and 2.33?for bond angles. The two subunits in asymmetric unit are similar to each other not only in the three-dimensional structure, but also in average temperature factors. This result demonstrates that the obvious difference in average temperature factors for the different subunits in C2 crystal form reported previously may be attributed to the different crystallographic environments of the subunits. This further supports that holo-GAPDH has a good 222 molecular symmetry.     

广西眼镜蛇毒磷脂酶A2初步晶体学分析

广西眼镜蛇毒酸性磷脂酶A2具有抗凝血活性和溶血活性。采用悬滴气相扩散法,培养出该酶四方和立方两种晶型的单晶,并进行了X射线衍射鉴定。四方晶型的空间群为P43212或P41212,晶胞参数为α=b=8.797nm,c=10.831nm。每不对称单位中含3个分子;立方晶型的空间群为P213,晶胞参数为a=b=c=6.840nm,其不对称单位含1个分子,对两种晶型分别收集了0.28nm分辨率衍射数据。对不同地域眼镜蛇毒磷脂酶A2的晶体特性进行了比较。     

同步辐射在D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其系列衍生物高分辨率衍射数据收集中的应用

用气相扩散法培养出 P.Versicolor龙虾肌HOLO-D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(HOLO一GAPDH)、149位巯基羧甲基化的衍生物(CM—GAPDH)和紫外光激发生成的新NAD荧光衍生物(IRR—GAPDH)的晶体.用同步辐射强x光光源一磷光贮屏一Weissenberg照相机系统,选择a+b或a-b晶轴为旋转轴;收集了酶及其衍生物1.8A分辨率的三套衍射数据;用WEIS程序进行了数据处理.三套数据的Rmerge分别为4.93%、6.22%和5.77%.用CAD程序对三套数据进行了比较分析.     

同步辐射在D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其系列衍生物高分辨率衍射数据收集中的应用

用气相扩散法培养出 P.Versicolor龙虾肌HOLO-D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(HOLO一GAPDH)、149位巯基羧甲基化的衍生物(CM—GAPDH)和紫外光激发生成的新NAD荧光衍生物(IRR—GAPDH)的晶体.用同步辐射强x光光源一磷光贮屏一Weissenberg照相机系统,选择a+b或a-b晶轴为旋转轴;收集了酶及其衍生物1.8A分辨率的三套衍射数据;用WEIS程序进行了数据处理.三套数据的Rmerge分别为4.93%、6.22%和5.77%.用CAD程序对三套数据进行了比较分析.     

甘油醛-3-磷酸脱氢酶结构的保守性

对中国南海龙虾等五种种属的甘油醛－３－磷酸脱氢酶晶体结构进行了比较,结果显示该酶三维结构的高度保守性。结构类似性包括酶活性中心、与辅酶结合部位、二级结构、结构域组织、亚基排列以及许多有序水结构。位于分子中心的Ｓ－ｌｏｏｐ区存在两种略有差别的构象,分别对应于耐热酶与不耐热酶。对其它细小的结构差别也进行了分析与讨论。     

甘油醛-3-磷酸脱氢酶与辅酶类似物ATP及底物磷酸结合特性的晶体学研究

气相扩散共晶生长法培养出Ｐ．ｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒ龙虾肌ＡＴＰ－Ｄ－甘油醛－３－磷酸脱氢酶（ＡＴＰ－ＧＡＰＤＨ）的晶体。用同步辐射Ｘ光源－磷光储屏－Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ照相机系统收集了一套２．０分辨率的衍射数据。用同晶差值傅立叶法解析了其结构。精化后的结构模型最终Ｒ因子为０．１９７,与标准键长、键角的均方根偏差为０．０１６°和３．２０°。ＰｖＡＴＰ－ＧＡＰＤＨ结构总体上和Ｐｖａｐｏ－ＧＡＰＤＨ相似。ＡＴＰ分子的占有率较低,并表现出一定程度的无序性,提示ＡＴＰ与酶蛋白结合的稳定性较低,表明ＮＡＤ＋的尼克酰胺核苷部分与蛋白质分子的作用在辅酶与蛋白质的稳定结合中起关键作用。ＡＴＰ－ＧＡＰＤＨ中每个亚基只有一个磷酸结合位点（Ｐｉ）。认为无机磷酸结合位点Ｐｉ的形成不依赖于ＮＡＤ＋,而底物磷酸结合位点ＰＳ的形成则依赖于ＮＡＤ＋的存在。     

[Trp]~(B_1)胰岛素结构研究——Ⅱ.差值傅立叶法结构分析

在四圆衍射仪上收集了猪和牛[Trp]~(B_1)胰岛素单晶体3.1埃分辨率的衍射数据,并计算获得了这两个胰岛素类似物对猪胰岛素的差值电子密度图。这两套图的特点基本上相似,B_1-Trp残基附近密度变化较大,从密度的形状与连续性看来,在不对称单位的两个分子中,分子Ⅰ的色氨酸侧链似乎指向分子内部。在本文的最后部分对所得到的结果作了讨论。