跨膜蛋白自组装机理的研究
膜蛋白是生物膜功能的主要执行者，在药物靶向治疗等方面起着重要的作用。本文中，我们利用分子模拟以及实验的方法研究两种跨膜蛋白RAGE以及C99的自组装机理。这两种蛋白它们在细胞膜上具有十分重要的作用，分别涉及相关的疾病:糖尿病人癌细胞的形成、老年痴呆症。 由于膜蛋白结构机理复杂，利用传统模拟方法难以对其进行较为微观的深入研究，全原子模型(atomistic model)由于顾及到原子级的各种细节，只能计算亚微秒范围内的分子动态过程，而一般的细胞条件下的分子作用过程需要ns-s的时间级。为了提高计算模拟的可行性，延长模拟时长，本实验主要采用计算机粗粒化模拟(coarse-grained model)的手段，该手段相比于传统的全原子模拟更加方便，计算量小。 已有文献表明，RAGE能够在跨膜区中通过相互作用发生二聚现象。我们通过对RAGE跨膜区氨基酸进行突变，以及模拟不同区域的二聚情况，判断各位点在跨膜区二聚作用中是否起到了作用，从而进一步了解其组装机制。我们发现跨膜区域TM中G6XXG9XXG12基元对于跨膜区二聚识别以及驱动二聚起到了至关重要的作用，而加入膜外PR及膜内CYTO区域后RAGE的构象更加稳定，说明了该区域对于二聚自组装的重要作用。 对于C99我们模拟了其在POPC/POPG(3∶1)生物膜中二聚以及在POPC/POPG/CHOL(3∶1∶1)25％浓度胆固醇中单链和双链的情况。C99在生理条件下快速聚合形成稳定的二聚体，主要以右手30°螺旋为主。聚的构象有多种，主要接触模式为MET21-VAL22、VAL25-VAL26、THR29-VAL30。 C99与胆固醇存在弱相互作用，形成包裹模型，上下半段均有聚集，下半段更加明显。参与作用的残基为G11XXXG15XXXG19、GLY24、ALA28、ILE31、VAL32、ILE33、LEU35、VAL36等残基，全部为脂肪族氨基酸。我们提出了多位点的胆固醇绑定模型，以及可信的绑定机理。极性氨基酸与胆固醇头部形成氢键，脂肪族中性氨基酸组成的结构区域绑定胆固醇的身体。这种包裹模型中，酶切位点G24XXXA28没有胆固醇的遮蔽而完全暴露，有助于γ分泌酶的识别酶切位点。C99二聚不受胆固醇聚集影响，残基接触方式以及构象均不改变，呈现出胆固醇包裹的二聚形式。我们的结论为研究胆固醇影响C99的自组装和酶切提供了依据，这对于研究老年痴呆症致病机理具有重大意义。
跨膜蛋白;自组装机理;老年痴呆症;致病机理
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
罗施中
2015
中文
R749.16
118
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）