依据Granulysin的抗菌机理合理设计抗菌肽

论文摘要

抗菌肽是一种具有杀菌作用的小肽,至今还没发现细菌对抗菌肽有抗药性,这个特点决定了抗菌肽有极大的应用价值。依据抗菌肽的作用原理,结合对其一级结构、二级结构和空间结构的分析,在不改变其活性相关的结构特性的前提下,对其结构进行改造,可以得到更利于临床应用的抗菌肽。细胞免疫反应是人体抵抗外界侵扰的一种重要的方式,而细胞毒性效应蛋白则是这类反应中非常重要的活性蛋白。颗粒溶素（Granulysin）就是近几年来新发现的一种细胞毒性效应蛋白,其mRNA 是十二年前斯坦福大学研究人员在研究T 细胞的激活晚期分子表达时所发现的,其作用相当于广谱抗菌素,作用范围包括革兰氏阴性菌,革兰氏阳性菌,真菌以及各种寄生虫等。由于颗粒溶素是人体内自生的一种抗菌蛋白,对人体不会产生生物毒性,我们可以根据其活性机理,以其为母体进行结构改造,设计出可能具有更高活性的抗菌肽,并通过计算和实验来论证设计的合理性。总结和归纳全文工作,内容如下: （1） 首先利用生物数据库中的已知数据,如抗菌肽三维结构、氨基酸序列等等,通过比较某些类似抗菌肽的结构和氨基酸组成来研究颗粒溶素结构和作用模式关系,从理论上确定了颗粒溶素的作用模式以及影响其作用模式的几个重要因素,如其球形结构、两亲螺旋、碱性残基、疏水残基和分子表面静电势等。（2） 依据理论分析结果设计出一条可能具有更高活性的多肽片段。通过ArgusLab 软件计算的结果可知替换残基后的颗粒溶素活性片段N 末端处的正静电势相对于原片段而言强度更加集中,且正静电势的作用范围也往外延伸了;此外,替换残基后片段的两亲性也强于原片段;并且因为C 末端的Phe 带有比Tyr 更强的疏水基团从而更易导致膜的扰动。（3） 用传统的实验方法验证设计的合理性,如DCC/HOBT 固相合成法合成目标肽,SephadexG-25 分离纯化法纯化粗肽,最后对该合成片段进行抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的活性分析; 目前,在国内这类研究方法还比较少见,但是随着生物信息学的进一步发展和更多生物资源的共享,从微观分子结构和作用原理着手来研究药物的药理和药

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 一种新型的抗菌肽----颗粒溶素（Granulysin）
• 1.2.1 颗粒溶素的分子特征
• 1.2.1.1 颗粒溶素的多态性
• 1.2.1.2 颗粒溶素的分子结构
• 1.2.2 颗粒溶素的主要功能
• 1.2.3 颗粒溶素的研究方向
• 1.3 生物信息数据库
• 1.3.1 生物信息数据库简介
• 1.3.2 蛋白质数据库简介
• 1.3.2.1 蛋白质序列二次数据库
• 1.3.2.2 蛋白质结构二次数据库
• 1.3.2.3 蛋白质功能预测数据库:SwissProt
• 1.3.2.4 PDB（Protein Data Bank）:国家实验室蛋白质数据库
• 1.3.3 与数据库相关的搜索和计算软件
• 1.4 生物数据库在药物设计中的应用
• 1.4.1 蛋白质的结构功能研究
• 1.4.2 基于结构的药物设计
• 1.4.3 多肽模拟物的设计与合成
• 1.5 论文的研究目的及内容
• 第二章 从颗粒溶素抗菌机理出发进行抗菌肽的设计
• 2.1 颗粒溶素作用模式的研究
• 2.1.1 抗菌肽的共性
• 2.1.2 抗菌肽的两种作用模式
• 2.1.3 颗粒溶素作用模式的初步确定
• 2.2 抗菌肽的设计
• 2.2.1 对颗粒溶素球形结构的研究
• 2.2.2 确定肽段的结构模板:两亲性α螺旋
• 2.2.2.1 两亲螺旋的重要性
• 2.2.2.2 两亲螺旋对分子空间结构的影响
• 2.2.3 明确与片段活性有关的重要位点
• 2.2.3.1 碱性氨基酸的重要性
• 2.2.3.2 疏水性氨基酸的重要性
• 2.2.3.3 重要位点的选择和残基替换
• 2.2.4 比较新肽段与原片段的表面静电势分布
• 2.2.4.1 分子表面静电势理论
• 2.2.4.2 肽段表面静电势计算结果
• 2.3 小结
• 第三章 肽段的合成、纯化及抗菌分析
• 3.1 固相合成14肽
• 3.1.1 材料、设备与方法
• 3.1.1.1 材料与设备
• 3.1.1.2 方法
• 3.1.2 十四肽的合成过程
• 3.2 分子筛分离纯化粗肽
• 3.2.1 SephadexG-25 分离纯化粗肽
• 3.2.2 分子筛分离纯化的结果
• 3.3 抗菌肽纯度鉴定
• 3.4 抗菌肽浓度测定----考马斯亮蓝G-250法
• 3.4.1 原理
• 3.4.2 步骤
• 3.5 抗菌肽构象的初步确定
• 3.5.1 在缓冲液环境中的二级结构
• 3.5.2 在疏水环境中的二级结构
• 3.6 抗菌活性分析
• 3.6.1 琼脂孔穴扩散法
• 3.6.2 抗菌肽液体抑菌浓度的测定
• 3.7 小结
• 第四章 多肽设计合理性的探讨
• 4.1 多肽序列的比较
• 4.2 多肽二级结构的比较
• 4.3 多肽活性片段的表面静电势分布
• 4.4 多肽片段和其他天然抗菌肽表现的抗菌活性
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 成果
• 致谢