肿瘤坏死因子与其受体相互作用的计算机模拟研究

利用同源模建方法,以肿瘤坏死因子(TNF)R55受体胞外区的晶体结构为参考模板,预测了TNFR75受体胞外区Cys18-Phe147片段的三维结构。根据R55受体胞外区与LT相结合的复合物的晶体结构,预测了TNF与R55及R75胞外区的复合物的三维结构,模拟了TNF与受体之间的相互作用。由于TNF与受体的作用形式是三聚体对三聚体,因此在模拟TNF与受体相互作用时选择了包括一个非对称的TNF三聚体和一个受体(R55或R75)单体的模拟系统。结合已有的突变体实验结果,利用计算机分析手段,发现了一些TNF突变体之所以具有受体选择性的三维结构基础和发挥了关键作用的氨基酸残基以及这些残基之间的主要作用形式。研究深化了对已有的突变体实验结果的认识,建立了不同的实验结果之间的内在关联,为以后有目的的新型突变体设计和实验研究打下了基础。     

hTNF受体在BHK细胞中的表达及其与hTNF—α的相互作用

将两种人肿瘤坏死因子（ｈＴＮＦ）受体ｈＴＮＦＲ５５和ｈＴＮＦＲ７５基因分别克隆到表达载体ｐｃＤＮＡ３、ｐＤＲ２以及ｐＸＪ４１中,以脂质体介导的方法转染ＢＨＫ细胞,用［１２５Ｉ］ＴＮＦα筛选出阳性克隆,并进一步鉴定了表达两种ｈＴＮＦＲｓ的细胞株;反转录（ＲＴ）ＰＣＲ和ＥＬＩＳＡ结果表明两种ｈＴＮＦＲｓ在ＲＮＡ转录和蛋白质合成水平均获得了表达。但ｈＴＮＦα不能引发这些细胞株的细胞毒活性;结合野生型ｈＴＮＦα及其突变体Ｒ２Ｋ的细胞毒活性和体内毒性的测定结果,利用这些细胞株进一步测定了突变体ｈＴＮＦαＲ２Ｋ和野生型ｈＴＮＦα分别与两种受体的竞争结合活性,从而为两种受体以及ｈＴＮＦα的结构和功能研究的进一步深入奠定了一定的基础。     

人白介素6受体结合功能域的构效关系研究

以分子对接（docking）方法研究人白介素6受体胞外区配基结合功能域“WSXWS”区氨基酸残基定点突变对受体与配基人白介素6结合时的相互作用能量、分子间相互作用的影响,从分子力学、分子动态学分析了人白介素6受体胞外区功能域关键氨基酸残基在受体与配基结合中的构象变化以及与人白介素6间的相互作用.     

TRAIL及其受体介导的信号转导通路

1 .概述新近克隆的肿瘤坏死因子ＴＮＦ(ｔｕｍｏｒｎｅｃｒｏｓｉｓｆａｃｔｏｒ,ＴＮＦ)家族新成员———肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体 (ＴＮＦ ｒｅｌａｔｅｄａｐｏｐ ｔｏｓｉｓ ｉｎｄｕｃｉｎｇｌｉｇａｎｄ ,ＴＲＡＩＬ) [1] 因其结构和功能与ＴＮＦ家族的另一成员ＦａｓＬ/Ａｐｏ 1Ｌ极为相似 ,又称Ａｐｏ 2Ｌ[2 ] 。与其他所有ＴＮＦ家族成员一样 ,ＴＲＡＩＬ属Ⅱ型跨膜糖蛋白 ,Ｃ末端胞外区 ( 1 1 4～ 2 81位氨基酸残基 )含有同源三聚体亚单位 ,在溶液中可形成三聚体或二聚体。可溶性ＴＲＡＩＬ在体外和体内均可诱导多种肿瘤细…     

肿瘤坏死因子受体研究新进展

肿瘤坏死因子（ＴＮＦ）具有广泛学活性,其作用由其细胞表面受体介导。已知ＴＮＦ有两种不同类型的细胞表面受体,分子量分别５５ｋＤ和７５ｋＤ,目前均建立了其ｃＤＮＡ克隆,确定了其氨基酸顺序;两类可溶性ＴＮＦ受体也已被分离和鉴定,并生产出重组可溶性受体。     

天花粉蛋白与FMP复合物的晶体结构

用浸泡法得到了天花粉蛋白（ＴＣＳ）与ＦＭＰ复合物的晶体,在ＳＩＭＥＮＮＳＸ－２００Ｂ面探测器系统上收集了一套２．０分辨率的Ｘ射线衍射数据。用同晶差值傅立叶法解析了复合物的结构,经Ｘ—ＰＬＯＲ程序修正得到了ＴＣＳ—ＦＭＰ复合物的分子结构并找出了１９７个水分子,最后的Ｒ因子为０．１７２,键长和键角的ＲＭＳ偏差分别为０．０１５和２．９２２度。ＴＣＳ—ＦＭＰ复合物中,ＦＭＰ与天花粉蛋白分子有较好的结合,其结合位置正处于根据三维结构和突变体信息推测的Ｎ一糖苷酶活性口袋之中。它的类嘌呤环夹在Ｙ７０和Ｙ１１１两个侧链环之间,与Ｙ７０环近乎平行,其Ｎ７和Ｎ６分别与ＴＣＳ分子的Ｇ１０９４羰基氧和Ｉ７１的Ｎ成氢键,Ｎ３靠近Ｒ１６３的侧链,其磷酸根则伸向活性口袋的底部,与Ｅ１８９、Ｅ１６０和Ｒ１６３等残基作用。     

人白介素6受体胞外区三维结构的同源模拟

IL-6受体是造血因子超家族成员,其胞外区细胞因子结合结构域（CBD）是受体结合配基和偶联gp130转导IL-6信号的功能域.据预测,IL-6R功能域的β片层折叠模式和人生长激素受体（hGH-R）及CD₄的晶体结构十分相似.应用计算机同源模拟技术,以hGH-R和CD₄的三维结构为模板,模建了hIL-6R功能域（106～322位）的三维结构,初步描述了其结构保守区的构象特征.文章研究模建的hIL-6R三维结构模式为探讨可溶性IL-6R点突变的结果,以及进行三维定量分析IL-6R胞外区功能域的构效关系提供了空间结构基础.     

Structural and Functional Characterization of Acinetobacter baumannii Nucleoside Diphosphate Kinase

近年来,鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)在医院里越来越受到人们的关注,尤其是在重症监护病房(ICUs)．它以强大的多重耐药性(multiresistance)而闻名．核苷二磷酸激酶(nucleoside diphosphate kinase,NDK)是一种进化上非常保守的酶,它能催化核苷之间磷酸基团的转移．我们解析了鲍曼不动杆菌NDK野生型和C端氨基酸残基Arg141-Thr142-Arg143(RTR)截短突变体的结构．通过和黄色黏菌(Myxococcus xanthus)NDK的三维结构进行比较,推断鲍曼不动杆菌NDK的催化机制和黄色黏菌类似．通过激酶活性实验和圆二色谱实验,发现鲍曼不动杆菌NDK E28A突变体二级结构发生了改变,从而导致蛋白催化活性降低,说明Glu28是鲍曼不动杆菌NDK结构中非常关键的氨基酸残基．鲍曼不动杆菌NDK C端RTR截短突变体显示出催化活性极大的降低,这可能与C端RTR残基介导的二体间相互作用有关．虽然RTR截短突变体中的Lys33伸向了和野生型中不同的方向,和Val15产生相互作用弥补了一部分因为RTR截短丢失的相互作用,维持了RTR截短突变体和野生型类似的结构．但是,Lys33产生的相互作用依然太弱,不足以维持蛋白在催化的动态过程中整体结构的高效转换．我们解析的鲍曼不动杆菌NDK晶体高分辨率结构将有助于科学家设计针对鲍曼不动杆菌的药物．     

基因重组人肿瘤坏死因子-α突变体的构建

在详细分析ＴＮＦ α结构及有关ＴＮＦ α结构与功能关系研究的基础上,设计并人工合成了一对ＴＮＦ α结构基因点突变引物。应用ＰＣＲ和分子克隆技术构建了一种新型人肿瘤坏死因子（ＴＮＦ α）分子的编码基因,将该编码基因插入表达质粒,转化大肠杆菌,通过温度诱导获得了表达蛋白,对突变体克隆进行了ＤＮＡ电泳、酶切位点检测以及基因序列测定,并对突变体蛋白进行了ＳＤＳ ＰＡＧＥ电泳检测。     

过量表达的hTR75可独立介导hTNFα的细胞毒性

利用细小ＲＮＡ 病毒属脑炎和心肌炎病毒（ＥＭＣＶ）的内核糖体进入位点（ＩＲＥＳ）元件构建了人肿瘤坏死因子受体７５ 基因（ｈＴＲ７５） 和新霉素抗性基因（ｎｅｏＲ）的双顺反子表达载体, 通过电脉冲转染ＢＨＫ２１ 细胞, 筛选出分别和同时稳定过量表达两种ｈＴＮＦ受体的细胞株。这些细胞在ｍＲＮＡ 和蛋白质水平均可检测到ｈＴＲ７５ 的表达。利用野生型和具有两种受体选择性结合活性的ｈＴＮＦα突变体对这些细胞株进行测定, 发现过量表达的ｈＴＲ７５ 可以独立地介导ｈＴＮＦα对ＢＨＫ２１ 细胞的细胞毒性, 而ｈＴＲ５５ 的存在并不能显著增强这种作用。上述结果为进一步阐明ＴＲ７５ 的功能以及两种受体间的相互作用提供了一条新的途径。     

hIL-6与其受体作用的结构基础及拮抗剂的研究进展

通过对大量的分子生物学实验及晶体衍射结果的分析 ,从分子水平揭示人白细胞介素 6(hIL 6 )与其受体相互作用的结构模式及结合表位 .hIL 6属于促红细胞生成素受体超家族 ,首先和hIL 6受体α低亲和力结合 ,两者形成的复合物再与hIL 6受体 β(gp130 )的胞外区相互作用形成高亲和力三聚体 ,但是hIL 6不能单独和gp130结合 ,需要借助于hIL 6受体α的桥梁作用才能将二者联系起来进而促进六聚体的形成 .hIL 6是一种能够介导细胞表面信号转导 ,调节机体免疫及造血干细胞增殖和分化的细胞因子 ,许多疾病的发病机理及发展进程都和hIL 6过表达有关 .基于对hIL 6与其受体相互作用方式的探究 ,为hIL 6小分子拮抗剂的药物设计提供了理论模型 ,在此基础上已研究开发了许多不同种类的hIL 6新型分子拮抗剂 ,其中部分拮抗剂已应用于临床指导 .     

hTGF—α的C结构域半保守残基对其结构与功能的影响

ＥＧＦ家族Ｃ结构域有较高的同源性,其中有一些氨基酸表现为半保守性质。我们应用定点突变法对ｈＴ－ＧＦ－αＣ结构域的半保守残基进行突变,代之以ｈＥＧＦ的相应残基,构建３个突变分子ｈＴＧＦ－αＶ３５、ｈＴＧＦ－αＱ４４和ｈＴＧＦ－αＹ４５Ｒ４６。实验发现ｈＥＧＦ与ＥＧＦ受体的亲和力为ｈＴＧＦ－α的２倍,而３个突变体与ＥＧＦ受体的亲和力分别为ｈＴＧＦ－α的２２％,１３．４％和２５％;ｈＥＧＦ促ＮＲＫ－４９     

血红素氧合酶HugZ组氨酸-249对组氨酸-245侧链缺失补偿的结构基础

血红素氧合酶HugZ是幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)利用宿主血红素作为铁源的关键蛋白．HugZ的His245残基侧链咪唑基与血红素中心铁配位结合,是酶活中心的重要组成部分．用定点突变的方法构建HugZ突变体H245A、H249A和H245A/H249A基因,并将突变体蛋白表达纯化．通过X射线晶体学途径解析了突变体H245A与血红素复合物的2.55Å分辨率晶体结构．结构解析表明,HugZ的His249残基侧链咪唑基团与血红素的铁原子结合,从而补偿了His245侧链缺失．这种结构特征在已知血红素氧合酶中未曾发现．Val238 ψ平面的可翻转和Gly239的柔性是His249能与血红素配位结合的关键原因,二者的共同作用改变了C端肽链的走向,使Val238与His249之间的柔性回折与α1螺旋的相互作用发生解离,并向远离血红素的方向伸展．HugZ蛋白与血红素结合的光谱实验证明HugZ柔性C端上的组氨酸残基有利于HugZ与血红素的结合．研究结果表明,含多个组氨酸残基柔性C端的存在有利于血红素氧合酶HugZ结合和分解血红素．     

膜结合型淋巴毒素及其LP—β亚基

淋巴毒素（ＬＴ）存在分泌型及膜结合型两种表达形式。膜型ＬＴ早由分泌型亚单位ＬＴ－α通过跨膜亚单位ＬＴ－β连续接在细胞膜上,构成一个异源三聚体结构。ＬＴ－β亚基为ＴＮＦ配体超家族成员之一,其相应的特异笥受体为ＴＮＦ受体相关蛋白（ＴＮＦＲｒｐ）,称作ＬＴ－β受体。膜型ＬＴ可能具有独特的生物学功能,特别是对正常淋巴结的发育形成可能起着重要作用。     

鲍曼不动杆菌核苷二磷酸激酶的结构和功能研究（英文）

近年来,鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)在医院里越来越受到人们的关注,尤其是在重症监护病房(ICUs).它以强大的多重耐药性(multiresistance)而闻名.核苷二磷酸激酶(nucleoside diphosphate kinase,NDK)是一种进化上非常保守的酶,它能催化核苷之间磷酸基团的转移.我们解析了鲍曼不动杆菌NDK野生型和C端氨基酸残基Arg141-Thr142-Arg143(RTR)截短突变体的结构.通过和黄色黏菌(Myxococcus xanthus)NDK的三维结构进行比较,推断鲍曼不动杆菌NDK的催化机制和黄色黏菌类似.通过激酶活性实验和圆二色谱实验,发现鲍曼不动杆菌NDK E28A突变体二级结构发生了改变,从而导致蛋白催化活性降低,说明Glu28是鲍曼不动杆菌NDK结构中非常关键的氨基酸残基.鲍曼不动杆菌NDK C端RTR截短突变体显示出催化活性极大的降低,这可能与C端RTR残基介导的二体间相互作用有关.虽然RTR截短突变体中的Lys33伸向了和野生型中不同的方向,和Val15产生相互作用弥补了一部分因为RTR截短丢失的相互作用,维持了RTR截短突变体和野生型类似的结构.但是,Lys33产生的相互作用依然太弱,不足以维持蛋白在催化的动态过程中整体结构的高效转换.我们解析的鲍曼不动杆菌NDK晶体高分辨率结构将有助于科学家设计针对鲍曼不动杆菌的药物.     

TCR-CD3复合物跨膜区自组装的分子机制

目的 T细胞受体-共受体复合物（TCR-CD3）在适应性免疫应答中起着重要作用,其亚基间的相互作用一直是研究热点。由于传统实验的局限性,对于跨膜蛋白TCR-CD3复合物的研究不能深入到微观层面。方法 利用分子动力学模拟方法（包括粗粒化模拟、拉伸动力学、全原子模拟）分析TCR-CD3复合物的自组装机制。结果 通过粗粒化模拟（CGMD）发现,TCR-CD3复合物在组装过程中存在着αβ依次结合δε’、γε、ζζ’的组装顺序,并阐述了α^R253突变会降低α^K258与δε’的相互作用。结论 本文论证了仅存在TCR-CD3复合物的跨膜区不足以介导TCR-CD3复合物亚基间的特异性相互作用。拉伸动力学（SMD）和全原子模拟（AAMD）的结果说明,ζζ’与TCR-CD3其余部分之间的胞外区相互作用强于跨膜区,同时ζζ’的缺失对αβδε’γε的稳定性影响最小,而δε’的缺失对αβγεζζ’的稳定性影响最大。     

应用定点突变与分子模建方法研究蛋白酶抑制剂eglin C突变体对蛋白酶furin和kexin的抑制活力

蛋白质前体加工酶参与许多重要蛋白质闪体的加工成熟过程,哺乳动物来源的furin和酵母中的kexin是该家族的重要成员。首先人工合成了编码枯草杆菌蛋白酶抑制剂eglin C的基因片段,组装后在大肠杆菌中得到表达。以定点突变方法在野生型eglin C抑制活性中心的P1、P2和P4位引入碱性氨基酸残基可以将其改造为很强的furin抑制剂（Ki约10^-9mol/L）,和kexin抑制剂（Ki约10^-11mol/L）。同时根据枯草杆菌蛋白酶和eglin C复合物的晶体结构,计算机同源模建了前体加工酶与eglin C突变体结构之间的相互作用,并结合实验数据得到以下结果：（1）P1位引入的碱性残基是该抑制剂活力的前提;（2）P4位碱性残基的引入可以极大地提高抑制剂活力约两个数量级;（3）P2 的碱性残基将有效提高抑制剂的活力。然而同时可以破坏抑制剂本身的稳定性。（4）野生型P3位的疏水性残基参与抑制剂活性环附近疏水核心的构成。     

应用进化踪迹及分子动力学模拟研究beta2肾上腺素受体突变活性

β2肾上腺素受体(β2adrenergic receptor,β2AR)是G蛋白耦联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)超家族中的一员,也是研究治疗哮喘的关键药物受体靶标.采用进化踪迹(evolutionary trace,ET)方法分析肾上腺素受体家族跨膜区片段序列,识别出了44个保守的残基,然后将β2肾上腺素受体以及受体D130N活性突变体、D79N失活突变体进行分子动力学模拟,试图找出与受体不同功能状态相关的结构动力学特征.发现受体DRY motif中的D130远离R131而转向K149残基这一结构特征与受体活性高度关联,此外,从残基相互作用的变化推断出了受体helix 2,4 and 6伴随着受体活化而发生的运动.这些研究结果对进一步探索β2肾上腺素受体突变体的激活机制以及所诱发疾病的分子机理提供了依据.     

Furin／kexin蛋白质前体加工酶抑制剂的理性再设计

许多重的生物过程,如酶原激活、肽激素合成、病毒蛋白加工和受体成熟,均须蛋白质前体加工酶的剪切处理。因此,蛋白质前体加工酶可能是一种新药开发的对象,综合利用同源模建技术和序列的进化踪迹分析手段,研究了蛋白质前体加工酶furin/kexin与水蛭抑制剂(eglinC）突变体的相互作用模式,阐释furin/kexin各个亚类的底物/抑制剂特异性的共性和差异性的序列结构基础。在此基础上,利用界面再设计策略（核心算法为异型自洽系综最优化）进行了furin/kexin抑制剂的理性再设计,分别以模建的水蛭抑制剂-furin,水蛭 素-kex2复合物结构为模板,对水蛭 抑制剂P1,P2和P4位置进行设计,计算结果显示这三个位置均是偏好碱性残基,与已有的实验结论一致,另外针对furin/kexin各亚类在S′端有较多的特异性残基位置这一特点,对抑制剂P′端的残基位置实施改造,设计furin和kex2的特异性更高的抑制剂,对于furin,设计得到的最好突变体是P2′Glu-P3′Asp-P4′Arg;而对于kex2,最好的突变体是P2′Arg-P3′Arg-P4′Glu。结构分析显示furin和kex2与相应的水蛭 抑制剂突变体形成石油同的相互作用模式,这里我们给出了综合利用同源模建技术,序列的进化踪迹分析和理性再设计进行酶-抑制剂相互作用研究及抑制剂改造的方案;同时提供了合理的理论设计方案。为进一步的实验设计提供理性的指导。     

死亡分子受体介导凋亡信号的研究进展

死亡分子受体与死亡分子相互作用经发的细胞凋亡倍受人们关注。Ｆａｓ、ＴＮＦＲ、ＤＲ３／Ｗａｌ－１和ＣＡＲ４个死亡分子受体已被确定。它们参与免疫调节,ＣＴＬ杀伤活性、肿瘤消退、移植排斥反应等并发挥关重要的生物学作用。