几类重要酶的三维结构模拟与分子对接的理论研究

论文摘要

本文利用分子力学和分子动力学方法,对三种酶的体系进行了三维结构预测及分子对接的理论研究。主要内容包括:1.利用分子动力学模拟建立了无底物的人类细胞色素CYP2C9及其变体CYP2C9*13的三维结构,确定了CYP2C9*13中Pro与Asp之间的肽键为反式构型,并从结构上解释了CYP2C9*13催化活性降低的原因。在此基础上进行了两种底物药的对接研究,与动力学实验结果符合得很好。进一步通过分子动力学模拟建立了六个90位突变的变体酶的三维结构,其活性口袋入口及底物与酶的相互作用,以及蛋白的稳定性的改变,体现了第90位氨基酸在CYP2C9蛋白三维结构中的重要作用。2.利用同源模建和分子动力学模拟方法,模建了大肠杆菌中在蛋氨酸生物合成中起关键作用的高丝氨酸琥珀酰基转移酶的三维结构。分析了活性位点的组成,并通过与其天然底物琥珀酰-辅酶A的对接研究,从理论上揭示EcHTS的催化机理并确认了对复合物形成起到重要作用的氨基酸残基。3.利用同源模建和分子动力学模拟方法,模建了两个新发现的a/β水解酶超家族成员W14和W15的三维结构。分析并比较了w14和W15的活性位点的组成与结构,并通过与旺.醋酸萘酯的对接研究,从理论上提出Gly82和Vall3为形成“氧洞”的关键残基,有利于稳定水解过程中的带负电的过渡态,同时也确认了其他对复合物形成起到重要作用的氨基酸残基。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 生物信息学概述
• 1.2 蛋白质结构及预测
• 1.3 计算机模拟概述
• 1.4 酶的结构与功能
• 1.5 本论文内容
• 第二章 理论基础和方法
• 2.1 同源模建
• 2.1.1 序列比对
• 2.1.2 建立模型
• 2.2 分子对接
• 2.2.1 基本原理
• 2.2.2 方法分类
• 2.3 力场
• 2.3.1 Born-Oppenheimer 近似
• 2.3.2 力场的组成和定义
• 2.3.3 能量表示
• 2.3.4 力场参数化
• 2.4 分子力学
• 2.4.1 优化的概念
• 2.4.2 优化算法
• 2.4.3 优化中注意事项
• 2.5 分子动力学
• 第三章 人类CYP2C9 及其多种变体的结构及分子对接研究
• 3.1 人类CYP2C9 及其变体CYP2C9*13 的分子动力学模拟及对接研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.1.1 细胞色素P450 酶
• 3.1.1.2 CYP2C9 及其变体CYP2C9*13
• 3.1.2 理论方法和步骤
• 3.1.2.1 模型构建及分子动力学模拟
• 3.1.2.2 分子对接
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.1.3.1 CYP2C9*1 与CYP2C9*13 的三维结构
• 3.1.3.2 分子对接
• 3.1.3.2.1 双氯芬酸的分子对接研究
• 3.1.3.2.2 氯诺昔康的分子对接研究
• 3.1.4 小结
• 3.2 CYP2C9 酶中第90 位氨基酸残基的功能研究
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 理论方法和步骤
• 3.2.2.1 分子动力学模拟
• 3.2.2.2 分子对接
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.3.1 CYP2C9*1 及其突变体的三维结构与稳定性
• 3.2.3.2 底物入口及活性部位分析
• 3.2.3.3 分子对接
• 3.2.4 小结
• 3.3 本章小结
• 第四章 大肠杆菌中高丝氨酸琥珀酰基转移酶的同源模建与对接研究
• 4.1 引言
• 4.2 理论方法和步骤
• 4.2.1 同源模建
• 4.2.2 分子对接
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 EcHTS 的三维结构模建
• 4.3.2 分子对接
• 4.4 本章小结
• 第五章 新的 α/β 水解酶 W14 和 W15 的三维结构模建及分子对接研究
• 5.1 引言
• 5.2 理论方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 三维结构的评估
• 5.3.2 活性位点
• 5.3.3 分子对接
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢