计算机辅助BH3模拟肽的设计及活性验证
Beclin 1是一种调节哺乳动物自噬的关键蛋白质。在小鼠和人类体内，Beclin 1的BH3结构域与Bcl-2蛋白家族中的Bcl-2、Bcl-XL等发生相互作用，能够抑制Beclin 1对自噬的激活作用。研究表明，BH3结构域的L116和F123两个氨基酸在与Bcl-XL的结合中起到至关重要的作用。当它们突变为丙氨酸时，Beclin 1即失去对Bcl-XL的亲和力。在之前的研究中，我们获得了两个对Bcl-XL结合能力优于野生型（WT）BH3 多肽的新序列（MP1: LSRRMKVTGDLW, MP2:LSRRIKVTGDLF）。在本研究中，我们在最优突变体MP1的基础上再次进行计算机辅助设计优化，以期得到更具潜力的 BH3 模拟肽，并通过细胞增殖实验和Western Blot实验对虚拟筛选得到的BH3模拟肽进行活性验证，为BH3模拟肽类抗癌药物的研发提供理论和物质基础。 本论文共分为四部分。论文第一部分介绍癌症以及自噬的基本知识，主要包括自噬的相关调控基因、发生过程以及检测方法等内容。其次，介绍本研究中相关的两个蛋白Bcl-XL和Beclin 1的基本知识，主要包括其所在的家族和结构等信息。随后，对本论文中所使用到的 CADD 方法进行简单地介绍，并阐述本课题的主要研究意义及研究内容。 论文第二部分，以单突变为主设计BH3模拟肽。以MP1为模板，对BH3肽中除116和123两个位点以外的氨基酸进行饱和突变，并通过同源建模的方法构建其3D结构。通过分子对接、MD模拟和结合自由能计算等方法评估BH3模拟肽对 Bcl-XL 的结合能力。最终筛选得到三种具有潜在结合能力的 BH3 模拟肽S113P MP1、T119Mse MP1和S113I MP1。 论文第三部分，双突变BH3模拟肽的设计与筛选。以MP1为模板，对112和115两个位点的氨基酸进行双突变，并通过同源建模方法构建其3D结构。通过分子对接、MD模拟和结合自由能计算等方法来评估BH3模拟肽对Bcl-XL的结合能力。最终得到三种具有潜在结合能力的BH3模拟肽L112F_R115K MP1、L112F_R115L MP1和L112F_R115T MP1。 论文第四部分，对筛选得到的 BH3 模拟肽进行活性验证。细胞增殖实验结果表明T119Mse MP1和L112F_R115K MP1两个多肽对K562细胞增殖的抑制活性优于MP1和WT。Western Blot实验结果显示T119Mse MP1作用的K562细胞中自噬水平高于MP1和WT，表明T119Mse MP1这一BH3模拟肽具有优于MP1和WT的诱导自噬能力。
BH3多肽;药物设计;计算机辅助;抗癌活性
兰州大学
硕士
药学
李加忠
2023
中文
R979.1
2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）