花青素主要成分与HER-2激酶区的分子对接

用分子对接方法预测天然植物化学物质与受体蛋白的相互作用位点并探究作用机制。利用MVD(Molecular Virtual Docker 5.5)软件,以HER-2激酶区为受体模板建立活性位点,与12种花青素成分进行分子对接。结果表明12种化合物均能在同一活性腔中与HER-2激酶区对接(MolDock Score:苷元–105 kJ/mol,单葡糖苷–130 kJ/mol),主要作用力是疏水作用和氢键;该活性腔也是ATP与HER-2激酶区的结合(MolDock Score=–161 kJ/mol)位点,花青素的结合可能会干扰ATP与HER-2之间氢键的形成。提示花青素可能以竞争性结合方式阻碍ATP与HER-2的结合,抑制HER-2磷酸化激活及下游信号通路的激活,从而发挥抑癌活性。     

基于作用机制的氨基恶唑啉呫吨类BACE1抑制剂的分子设计

天冬氨酰蛋白酶(β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1, BACE1)作为治疗阿尔兹海默症的潜在靶点,其抑制剂的开发已成为医学领域的重要研究方向。本文以59个氨基恶唑啉呫吨类BACE1抑制剂为研究对象,运用比较分子相似性指数(comparative molecular similarity index, CoMSIA)和分子对接方法,深入挖掘影响抑制剂活性的特征结构,以及抑制剂与BACE1间的结合模式和作用力类型,并以此为基础设计新型抑制剂并预测其活性。CoMSIA模拟结果表明,由立体场、静电场、疏水场和氢键供体场4个场组合建立的构效关系模型具有较强的预测能力,交叉验证相关系数Q2=0.48, 非交叉验证相关系数Rncv2=0.94, 外部预测相关系数Rpre2=0.85;通过分子对接,发现抑制剂占据了靶标的S3、S1和S2'位点,与BACE1之间的结合主要是通过氢键作用力和π-π堆积作用实现的;占据S2'位点的R取代基是立体场、静电场和疏水场影响的敏感区域,氨基恶唑啉核心官能团是氢键供体场的敏感区域。基于以上分析获得的抑制剂特征结构信息及其与蛋白质受体的作用机制,成功设计出了新的分子并预测了抑制活性。实验所得模型和信息,为后续新型BACE1抑制剂的结构优化和改造提供了重要理论依据     

光肩星天牛气味结合蛋白AglaOBP12同源建模及与乙酸-顺-3-己烯酯的分子对接研究

【目的】研究光肩星天牛Anoplophora glabripennis气味结合蛋白AglaOBP12与寄主植物挥发物乙酸-顺-3-己烯酯的相互作用机制,为利用化学生态手段调控光肩星天牛行为提供理论依据。【方法】采用同源建模预测AglaOBP12三维结构,虚拟氨基酸突变构建两个突变子,利用Molegro Virtual Docker程序进行分子对接研究AglaOBP12与乙酸-顺-3-己烯酯的结合模式。模型的合理性评价采用GMQE、QMEAN、ramachandran图和Verify-3D。【结果】AglaOBP12的三维结构由6个α-螺旋构成且形成锥形疏水口袋结构。6个保守半胱氨酸在螺旋结构之间形成稳定结构的3个二硫键。AglaOBP12的C端疏水性氨基酸位于结合口袋的出口并对口袋形成一定的遮挡。乙酸-顺-3-己烯酯位于疏水口袋中与疏水性氨基酸发生作用,而亲水头部羰基氧原子则与Asn123产生氢键。在与突变子N123A的对接中,乙酸-顺-3-己烯酯更接近疏水口袋的出口,乙酸-顺-3-己烯酯与C端Phe135形成氢键。而在与突变子F135E/L136E/V137E的对接中,乙酸-顺-3-己烯酯位于疏水口袋较深处,但未发现与Asn123氢键作用,相比野生型,两个突变子的对接空间能和范德华尔能增大,结合稳定性下降。【结论】乙酸-顺-3-己烯酯位于AglaOBP12疏水口袋并通过氢键与Asn123形成稳定的复合物,AglaOBP12的Asn123和C端疏水氨基酸对结合乙酸-顺-3-己烯酯具有重要作用。     

一类中草药有效成分与BCL2相互作用的分子模拟研究

以一类中草药有效成分为研究对象,使用分子对接和分子动力学方法,研究了其与BCL2酶的相互作用。结果表明,筛选出的人参皂苷Re、人参皂苷Rb1具有最好的对接结果。通过分子动力学方法分别获取了人参皂苷Re、人参皂苷Rb1与BCL2结合的稳定结构。其中,人参皂苷Re与Asn143、Arg146、Phe104等9个氨基酸残基有疏水作用,形成了2个稳定性不同的氢键,其中O原子与残基Glu136形成的氢键较为稳定。人参皂苷Rb1分别与残基Phe112、Glu136、Arg146等9个氨基酸残基有疏水作用,形成7个氢键,其中与残基Asp140和Asp103中的O原子形成的2个氢键最为稳定。     

蛋白质复合物结构预测的集成分子对接方法

蛋白质分子间相互作用与识别是当前生命科学研究的热点,分子对接方法是研究这一问题的有效手段．为了推进分子对接方法的发展,欧洲生物信息学中心组织了国际蛋白质复合物结构预测（CAPRI）竞赛．通过参加CAPRI竞赛,逐步摸索出了一套用于蛋白质复合物结构预测的集成蛋白质一蛋白质分子对接方法HoDock,它包括结合位点预测、初始复合物结构采集、精细复合物结构采集、结构成簇和打分排序以及最终复合物结构挑选等主要步骤．本文以最近的CAPRI Target 39为例,具体说明该方法的主要步骤和应用．该方法在CAPRI Target 39竞赛中取得了比较好的结果,预测结构Model 10是所有参赛小组提交的366个结构中仅有的3个正确结构之一,其配体均方根偏差（L_Rmsd）为0．25nm．在对接过程中,首先用理论预测和实验信息相结合的方法来寻找蛋白质结合位点残基,确认CAPRI Target 39A链的A31TRP和A191HIS,B链的B512ARG和B531ARG为可能结合位点残基．同时,用ZDock程序做不依赖结合位点的初步全局刚性对接．然后,根据结合位点信息进行初步局部刚性对接,从全局和局部对接中挑出了11个初始对接复合物结构．进而,用改进的Rosetta Dock程序做精细位置约束对接,并对每组对接中打分排序前200的结构进行成簇聚类．最后,综合分析打分、成簇和结合位点三方面的信息,得到10个蛋白质复合物结构．竞赛结果表明,A191HIS,B512ARG和B531ARG三个结合位点残基预测正确,提交的10个蛋白质复合物结构中有5个复合物受体一配体界面残基预测成功率较高．与其他参赛小组的对接结果比较,表明HoDock方法具有一定优势．这些结果说明我们提出的集成分子对接方法有助于提高蛋白质复合物结构预测的准确率．     

杂交石斑鱼干扰素调节因子3(IRF3)基因的克隆及表达分析

干扰素调节因子家族(IRFs)具有抗病毒、免疫调节功能,干扰素调节因子3(Interferon regulatory factor 3,IRF-3)是IRFs家族中的一员,也是免疫相关因子。为了解IRF3基因在杂交石斑鱼(Epinephelus. fuscoguttatus,♀)×清水石斑鱼(E.polyphekadion,♂)应对外源病毒刺激的免疫反应,利用cDNA末端快速扩充(Rapid-amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆了杂交石斑鱼IRF3基因,该基因cDNA全长为2 529 bp,包含5'非编码区(5'-UTR)325 bp,3'非编码区(3'-UTR)916 bp,开放阅读框(Open reading frame,ORF)1 377 bp,可编码458个氨基酸。氨基酸序列包含N-末端DNA结合区(N-terminal DNA binding region,DBD)(1-108 aa)、1个C-末端干扰素相关区(C-terminal interferon related region,IAD)(255-435 aa)及色氨酸富含区(Tryptophan rich region,SRD)(440-450 aa)3个结构域。系统进化分析结果显示,杂交石斑鱼IRF3与花鲈(Lateolabrax maculatus)IRF3聚为一支,亲缘关系较近。利用实时荧光定量PCR检测IRF3基因在杂交石斑鱼肝、胃、鳃、肠和脾脏等9种组织表达情况,以及在外周血淋巴细胞(Peripheral blood lymphocytes,PBL)的时序性表达情况,结果显示,IRF3基因在9种组织中均有表达,肝、胃和肠中的表达量明显高于其他组织,头肾表达量最低。PBL在PolyI:C刺激1 h后IRF3基因表达量逐渐升高,4 h时表达量达到最大值(约为对照组的9.3倍),8 h后逐渐下降。     

天然木脂素苷类成分eleutheroside E对膝骨性关节炎的治疗作用及其与MMPs相互作用方式的分析

本文旨在探讨天然木脂素苷类成分eleutheroside E(EE)对膝骨性关节炎模型的治疗作用并对EE的作用机制进行分析,明确EE与MMPs相互作用的位点及结合方式。实验采用ACLT方法建立兔膝骨关节炎模型,通过关节腔注射方式给予EE进行治疗干预,从动物整体水平对EE在实验性兔膝骨性关节炎的治疗作用进行综合评价。进一步运用分子对接技术和分子动力学方法,对EE与MMPs相互作用位点和结合方式进行分析。结果显示:EE能明显改善骨关节炎部位炎细胞浸润、纤维组织增生及软骨表层破坏等情况,并降低关节液中炎症介质(IL-1β和PGE_2)以及MMP-3和MMP-9的水平。分子对接和分子动力学实验发现,EE配体可结合于MMP-3和MMP-9催化位点的凹槽中,EE糖环上的多个羟基可与MMP-3和MMP-9受体中的多个氨基酸形成氢键,这些氢键对于配体的结合起到了重要作用。本研究为开发木脂素苷类母核结构新型MMPs抑制剂以及天然来源的骨性关节炎候选治疗药物奠定了一定基础。     

香菇中麦角钙化甾醇含量的测定及其在人体内的传输机制

在阳光照射和自然阴干两种干燥方式下,测定了香菇中麦角钙化甾醇的含量。在不同实验条件下,测定了麦角甾醇转化为麦角钙化甾醇的转化率。在模拟生理条件下,通过荧光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱、位点竞争实验、紫外可见吸收光谱和分子对接方法对麦角钙化甾醇与人血清白蛋白相互作用过程中的机制和构象变化进行了系统研究,从而揭示了麦角钙化甾醇在体内的传输机制。结果表明,阳光照射能够提高香菇中麦角钙化甾醇含量。麦角甾醇在溶液状态下经过紫外光照射4h,麦角甾醇转化为麦角钙化甾醇的转化率为21%。荧光光谱表明麦角钙化甾醇通过静态猝灭机制猝灭人血清白蛋白的内源荧光。在288K时有利于麦角钙化甾醇与人血清白蛋白的结合,在较高温度下麦角钙化甾醇不能与人血清白蛋白结合。热力学参数分析和分子对接结果表明,疏水作用、氢键和范德华力是结合过程中的主要作用力。位点竞争实验和同步荧光光谱表明位点I是麦角钙化甾醇和人血清白蛋白相互作用的主要结合位点。结合过程中能够发生能量转移,结合距离是3.46nm。结合过程轻微地改变人血清白蛋白的结构和微环境。     

靶向5-LOX中药黄酮类化合物的活性筛选及其作用方式和共性规律研究

筛选靶向结合炎症相关蛋白5-LOX(5-lipoxygenase,5-脂氧合酶)的中药黄酮类天然产物,分析与5-LOX结合的黄酮类成分及其来源中药的共性规律。本研究借助Discovery Studio 2017 R2分子对接和药效团构建模块,结合SPR分子筛选实验,以及关联网络构建的方法进行研究。研究结果显示,来源于17种中药的18个黄酮类小分子中有11个能够与5-LOX结合,并从分子对接以及药效团构建研究中发现其作用的3种方式和共性特征:(1)部分中药黄酮成分(如木犀草素等)通过结构中的B环与5-LOX在活性位点ASP243形成静电中心相结合;(2)部分中药黄酮成分(如芹菜素等)是通过结构中的A环与活性位点VAL520形成疏水键、与活性位点ASP243形成氢键与5-LOX结合;(3)杨梅苷等黄酮类成分由于极性较强,在没有形成疏水键的情况下,也是通过形成静电中心与5-LOX在活性位点ASP243产生相互作用。此外还发现靶向5-LOX的活性中药黄酮类化合物,大多来源于具有利湿、退黄等功效,性味甘苦寒的景天科中药中。本研究发现了部分靶向5-LOX的中药黄酮类成分及其作用方式和共性规律,为开发靶向5-LOX抗肿瘤新药提供思路和方法。     

盐酸比哌立登与人血清蛋白的相互作用研究

目的:研究盐酸比哌立登(BH)与人血清蛋白(HSA)的相互作用,为阐明其在体外的代谢过程、作用机理提供理论依据。方法:本研究采用紫外-可见分光光度法、荧光光谱法、傅里叶变换红外光谱(FTIR)法及分子对接模拟等方法,在不同温度下,测定BH与HAS的紫外吸收光谱变化、结合常数、结合位点,蛋白质二级结构变化和分子模拟对接情况。结果:在25℃时,BH与HSA的结合常数KA为2.71×10~3 L/mol,结合位点数目是0.86;在37℃时,结合常数KA为1.58×10~3 L/mol,结合位点数目为0.82。BH使得HSA的荧光波长向短波长方向蓝移;BH可导致HSA的α-螺旋向无规卷曲的转变。结论:BH与HAS通过氢键和范德华力相互作用,导致HSA酪氨酸残基周围内环境被破坏,环境极性减弱,疏水性增加,同时还会导致HSA荧光静态猝灭。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.