人胱抑素C二聚体结构的拉伸分子动力学研究

论文摘要

人胱抑素C（HCC）,是一种由120个氨基酸组成的非糖基化蛋白质,属于cystatin II型超家族的成员,在人体内广泛存在。研究表明,HCC L68Q突变体在人体内能够形成淀粉样纤维沉积而导致疾病的发生。这一纤维聚集体的形成主要是依靠蛋白结构域分子间的相互交联而完成的。在天然结晶状态下,通过X-ray和NMR的方法只能检测到HCC二聚体的结构,但其野生型的单体结构却无法得到。因此,HCC二聚体结构能够在自然界中稳定存在。目前,对于HCC的研究主要是针对单体方面,而对于二聚体的研究还较少。因此,本文主要采用了拉伸分子动力学方法对HCC二聚体的结构进行了研究。通过实验,我们得出以下结论:HCC二聚体结构的稳定性主要是依靠分子间的相互作用力来维持,这些作用力主要分布在AS与Helix-β2区域和β2-β3区域。在AS与Helix-β2区域中主要存在两个关键的氨基酸Lys75、Arg93,它们分别通过强的氢键作用力以及强的盐桥作用力来维持AS与helix-β2的稳定性。而β2-β3区域中则存在3个重要的氨基酸位点,它们是:Gln48、Asp65、Glu67,这些氨基酸分别在不同时期通过氢键、盐桥以及范德华的相互作用对二聚体的稳定性发挥重要作用。本实验为HCC的点突变研究提供了新的思路,并同时为结构域交换作用的机制方面做出重要的贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 0.1 蛋白质错误折叠与淀粉样聚集疾病
• 0.2 胱抑素的研究概况
• 0.3 人胱抑素C 与淀粉样脑血管疾病
• 0.4 人胱抑素C 的研究概况
• 0.4.1 人胱抑素C 及其突变体L68Q
• 0.4.2 人胱抑素C 与结构域交换机制
• 0.5 分子动力学模拟的研究概况
• 0.5.1 分子动力学模拟简介及应用
• 0.5.2 胱抑素C 的分子动力学研究
• 0.5.3 拉伸分子动力学模拟简介及应用
• 0.6 分子对接的研究概况
• 0.7 研究目的和意义
• 第1章 HCC 二聚体的平衡分子动力学模拟
• 1.1 实验对象及软件
• 1.1.1 蛋白质结构来源
• 1.1.2 分子动力学模拟软件
• 1.2 实验方法和步骤
• 1.2.1 分子动力学平衡模拟的步骤
• 1.2.2 模拟轨迹及蛋白结构的分析
• 1.3 实验结果与讨论
• 1.3.1 蛋白结构稳定性分析
• 1.3.2 二聚体结构中氢键的分析
• 1.4 小结
• 第2章 HCC 二聚体中 AS 与helix-β2 区域的拉伸动力学模拟
• 2.1 实验对象及软件
• 2.1.1 蛋白质结构来源
• 2.1.2 分子动力学模拟软件
• 2.2 实验方法和步骤
• 2.2.1 拉伸分子动力学模拟的步骤
• 2.2.2 分子对接实验的步骤
• 2.2.3 拉伸回复实验的步骤
• 2.2.4 蛋白结构的分析
• 2.2.5 模拟轨迹的分析
• 2.2.6 对接距离的分析
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 拉伸模拟中速度的选取
• 2.3.2 拉伸模拟中弹簧系数的选取
• 2.3.3 HCC 二聚体结构的变化
• 2.3.4 拉伸模拟中能量的分析
• 2.3.5 拉伸模拟中氨基酸能量的分析
• 2.3.6 拉伸模拟中氢键的分析
• 2.3.7 拉伸模拟中盐桥的分析
• 2.3.8 对接实验的分析
• 2.3.9 拉伸回复实验的分析
• 2.4 小结
• 第3章 HCC 二聚体中β2 与β3 区域的拉伸动力学模拟
• 3.1 实验对象及软件
• 3.1.1 蛋白质结构来源
• 3.1.2 分子动力学模拟软件
• 3.2 实验方法和步骤
• 3.2.1 拉伸分子动力学模拟的步骤
• 3.2.2 蛋白结构的分析
• 3.2.3 模拟轨迹的分析
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 HCC 二聚体结构的变化
• 3.3.2 拉伸模拟中能量的分析
• 3.3.3 拉伸模拟中氨基酸能量的分析
• 3.3.4 拉伸模拟中氢键的分析
• 3.3.5 拉伸模拟中盐桥的分析
• 3.3.6 拉伸模拟中疏水作用力的分析
• 3.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况