可溶性鸟苷酸环化酶活性调节机理的理论研究

论文摘要

本文中我们以sGC-HNOX结构域为研究对象,就以卟啉为核心的sGC活性调节机理相关的主要问题进行了详细的理论研究。本文的主要研究内容为:①对HNOX结构域家族成员进行性质分类和序列比对分析,采用同源模建方法构建sGC-HNOX结构域模型,并对模型进行了优化和筛选,最终确立了sGC-HNOX结构域的同源模型;②基于我们构建的sGC-HNOX结构域模型,利用分子动力学和主成份分析等方法探讨Y-S-R基序在sGC-HNOX结构域中与蛋白质结构稳定性的具体关系;③通过分子动力学、量子化学计算等方法对sGC-HNOX结构域中Leu104和Leu108控制水分子进出卟啉口袋的动力学行为进行了分析,结果表明卟啉近端水分子可能与配位键Fe-His的断裂相关;④通过分子动力学、主成份分析等方法就配位键Fe-His断裂引发的sGC-HNOX结构域的主要响应进行了详细研究,证明了L2的构象变化是sGC-HNOX结构域对配位键Fe-His断裂的主要响应,激活信号在能量的驱使下被传递到了L2,并引起了L2的构象变化。我们从sGC的调节结构域出发,对sGC活性调节机理中涉及到的具体问题给出了理论解释,我们的结果和理论数据也为未来sGC活性调节机理的理论和实验研究提供了参考和依据。

论文目录

• 提要
• 第一篇 绪论
• 第一章 可溶性鸟苷酸环化酶概述
• 1.1 sGC 的结构特点
• 1.2 sGC 的功能
• 1.3 sGC 活性调节剂
• 1.3.1 一氧化氮（NO）
• 1.3.2 一氧化碳（CO）
• 1.3.3 YC-1
• 1.3.4 BAY
• 1.3.5 ODQ
• 1.4 sGC 的活性调节机理
• 第二章 理论方法在sGC 研究中的应用
• 2.1 蛋白质结构预测
• 2.1.1 从头折叠方法
• 2.1.2 反相折叠方法
• 2.1.3 同源模建方法
• 2.2 分子动力学模拟
• 2.2.1 分子动力学方法的应用
• 2.2.2 分子动力学方法与力场
• 2.2.3 分子动力学模拟系综
• 2.3 量子化学计算
• 2.3.1 量子化学计算方法
• 2.3.2 量子化学的应用
• 2.4 理论方法研究sGC 活性的调节机理
• 第二篇 可溶性鸟苷酸环化酶活性调节机理相关问题的理论研究
• 第一章 sGC-HNOX 结构域同源模建研究
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 光谱学研究
• 1.1.2 突变研究
• 1.1.3 激活剂药物的筛选
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 HNOX 结构域家族分析与模板选择
• 1.3.2 Modeller 同源模建过程
• 1.3.3 同源模型的筛选
• 1.3.4 同源模型的评估
• 1.3.5 卟啉辅基与sGC-HNOX 结构域同源模型的对接
• 1.4 结果与讨论
• 1.4.1 一级序列分析
• 1.4.2 Tt-HNOX 为模板的同源模建研究
• 1.4.3 Ns-HNOX 为模板的同源模建研究
• 1.4.4 卟啉辅基对接到sGC-HNOX 结构域的结构模型
• 1.4.5 Ts-HNOX、Ns-HNOX 及sGC-HNOX 结构域的结构对比
• 1.5 结论
• 第二章 Y-S-R 基序与sGC-HNOX 结构域稳定性的关系
• 2.1 研究背景
• 2.2 研究意义
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 分子力学的优化及分子动力学模拟
• 2.3.2 分子动力学结果的分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 Y-S-R 基序对RMSD 的影响
• 2.4.2 Y-S-R 基序对RMSF 的影响
• 2.4.3 Y-S-R 基序对二级结构的影响
• 2.4.4 Y-S-R 基序对结构片段质心与蛋白质质心相对距离的影响
• 2.4.5 Y-S-R 基序对特征空间构象变化的影响
• 2.4.6 Y-S-R 基序对卟啉平面扭曲程度的影响
• 2.5 结论
• 第三章 激活信号在sGC-HNOX 结构域的传递过程
• 3.1 研究背景
• 3.2 研究意义
• 3.3 研究方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 sGC-HNOX 结构域模型的结构特点
• 3.4.2 分子动力学体系的稳定性
• 3.4.3 配位键Fe-His 断裂引起的RMSD 变化
• 3.4.4 Fe-His 断裂引发的蛋白质势能变化
• 3.4.5 配位键Fe-His 断裂引发的特征空间构象变化
• 3.4.6 Y-S-R 基序与配位键Fe-His 断裂的联系
• 3.5 总结
• 第四章 配位键FE-HIS 的断裂机理
• 4.1 研究背景
• 4.2 研究意义
• 4.3 研究方法
• 4.3.1 HNOX 结构域家族序列分析
• 4.3.2 分子动力学计算方法
• 4.3.3 量子力学单点能计算
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 分子动力学结果
• 4.4.2 sGC 卟啉结构域中的LHxxL 基序
• 4.4.3 单点能计算结果
• 4.5 结论
• 第三篇 总结
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 附录4
• 附录5
• 附录6
• 中文摘要
• 英文摘要
• 致谢