力依赖的β2整合素-细丝蛋白A相互作用与THR758磷酸化
白细胞在炎症部位的募集过程中β2整合素发挥着至关重要的作用，只有活化的整合素才能介导白细胞在血管内皮细胞上的稳定粘附和跨内皮迁移。细丝蛋白A是β2整合素活化的负调节剂，可以竞争其与整合素激动剂talin、kindlin的结合位点。在白细胞活化的过程中，β2整合素胞质尾部758号位苏氨酸被磷酸化，将减弱其与细丝蛋白A的结合，诱导复合物的解离，但相关的分子结构基础和动力学机制尚未阐明。力学微环境对于β2/Filamin A复合物的结合与解离过程有着重要的影响，复合物相互作用可能受到磷酸化修饰和力学信号刺激的协同调控。 为了揭示β2/Filamin A复合物相互作用的力学调控机制、磷酸化效应与分子结构基础，采用分子动力学(MD)模拟技术研究了磷酸化修饰前后的两个复合物体系。β2/Filamin A-WT和β2/Filamin A-T758P复合物晶体结构数据取自PDB，编号为2JF1，VMD和NAMD程序被用于体系生成和MD模拟。加水框的含有少量钠和氯离子的分子体系呈电中性，对各体系进行三步能量最小化后，再施行平衡MD模拟，采用MM/PBSA方法计算磷酸化修饰前后复合物的结合自由能变化，并且分析构象演化与残基相互作用等数据。结果显示，β2整合素THR758磷酸化修饰之后，复合物的结合自由能显著下降。磷酸基团可以与邻近的氨基酸残基形成新的氢键，使得β2整合素分子结构更加紧凑，更容易从结构相对稳固的细丝蛋白A的结合口袋中脱落出来。磷酸化修饰将通过减弱MET762-GLY2269残基相互作用，下调β2/Filamin A的结合亲和力。 本研究采用恒速拉伸分子动力学模拟探究了磷酸化修饰对复合物机械稳定性的影响，修饰后复合物最大断裂力的应力累积显著降低，表明磷酸化可以减弱复合物的机械强度。采用恒力拉伸分子动力学模拟探究了复合物结合亲和力的力-化学偶联调控机制。单纯的力学信号刺激下，β2/Filamin A复合物的解离呈现出双向力依赖特性，极微弱的力学信号刺激下细丝蛋白A与β2整合素相互作用增强反而会抑制整合素的活化，这一特性很可能起到防止白细胞过度激活、避免炎症反应过度活化的作用；而磷酸化修饰之后复合物的结合解离过程存在一种单纯的滑移键机制，表明力可以快速响应磷酸化信号从而促进β2整合素与细丝蛋白A的解离，进而调控β2整合素的快速活化。 总之，本研究采用MD模拟技术在原子水平上探究力和磷酸化修饰单独或协同调控β2/Filamin A复合物结合亲和力的分子结构基础及其动力学机制。研究结果为细丝蛋白介导的整合素去活化调节提供了重要的分子见解，有助于加深对炎症反应过程的认识。在模拟中观察到的重要残基相互作用以及相关的二级结构，可以为相关药物靶点的发现和抗体药物设计提供有益的参考和指导。
人体病理学;β2整合素;细丝蛋白A;磷酸化修饰;力学微环境;调控机制
华南理工大学
硕士
药学
吴建华;黄文华
2022
中文
R36
2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）