【摘要】：癌癥已經(jīng)成為人類健康的最大殺手,相應(yīng)的,抗癌藥物及其靶向給藥系統(tǒng)的研制也已成為目前研究的熱點(diǎn)之一。最近,作者所在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一種以亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的新型溫敏脂質(zhì)體藥物載體,它具有良好的靶向性以及溫度敏感性,可以作為抗癌藥物的優(yōu)良載體,實(shí)現(xiàn)抗癌藥物的精準(zhǔn)釋放,提高藥效的同時(shí)還可有效避免抗癌藥物對(duì)健康組織器官的危害。為了設(shè)計(jì)性能更優(yōu)的溫敏性脂質(zhì)體,作者采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,探索不同亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)影響脂質(zhì)體溫敏性的分子機(jī)制,指導(dǎo)亮氨酸拉鏈分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并為亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的溫敏脂質(zhì)體藥物載體的開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。本文的主要內(nèi)容分為以下四個(gè)部分:(1)使用隱式溶劑副本交換分子動(dòng)力學(xué)模擬(REMD),對(duì)6種修飾有不同頭基的含亮氨酸殘基的肽鏈的折疊過(guò)程進(jìn)行了模擬,獲得了在16個(gè)溫度下的100ns分子模擬軌跡文件。經(jīng)過(guò)二面角主成分分析法(dPCA)繪制出各個(gè)溫度下不同頭基的含亮氨酸殘基肽鏈的自由能面圖,并由此得到各個(gè)溫度下不同含亮氨酸殘基肽鏈的折疊成拉鏈結(jié)構(gòu)后的特征結(jié)構(gòu)。接著依靠DSSP方法配合最小二乘法,得到了6種不同含亮氨酸殘基肽鏈的轉(zhuǎn)變溫度。模擬發(fā)現(xiàn)亮氨酸拉鏈頭基的改變會(huì)造成亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的變化,頭基主要由疏水烷基構(gòu)成,烷烴頭基碳鏈的增長(zhǎng)會(huì)引起亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的升高,而當(dāng)在烷烴頭基與殘基序列間增添額外的殘基丙氨酸殘基(A)與絲氨酸殘基(S)時(shí),會(huì)導(dǎo)致亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的下降,這些規(guī)律與實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果相一致。(2)常規(guī)的分子動(dòng)力學(xué)模擬很難使多條亮氨酸單鏈聚合成相應(yīng)的多聚體結(jié)構(gòu),作者考慮直接分析不同亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)多聚體的穩(wěn)定性以判斷此序列的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的主要多聚體形態(tài)。為此,作者采用Metadynamics模擬方法,選擇了殘基序列的首個(gè)φ角以及ψ角作為CVs,對(duì)3種不同頭基的亮氨酸拉鏈ALA、C7AS以及POCH肽鏈的二聚體以及三聚體進(jìn)行了模擬計(jì)算。結(jié)果顯示,這三種亮氨酸拉鏈的二聚體以及三聚體的整體自由能極其接近,而各個(gè)結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的二聚體單鏈自由能遠(yuǎn)低于三聚體的單鏈自由能,說(shuō)明此序列[VAQLEVK-VAQLESK-VSKLESK-VSSLESK]的亮氨酸拉鏈的二聚體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。這一發(fā)現(xiàn)與拉鏈結(jié)構(gòu)的猜想極其吻合,也與實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知相符。(3)我們將亮氨酸拉鏈加入DPPC為主要成分的脂質(zhì)體中,研究亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)在DPPC脂質(zhì)體中的溫敏性質(zhì)。使用PACKMOL進(jìn)行初始模型構(gòu)建后,在4個(gè)不同溫度下進(jìn)行了常規(guī)分子動(dòng)力學(xué)模擬。模擬得到了6種不同頭基的亮氨酸拉鏈脂肽的分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵隨溫度的變化關(guān)系,并使用MM/GBSA方法得到了各個(gè)亮氨酸拉鏈的結(jié)合自由能。結(jié)合6種不同頭基的亮氨酸拉鏈脂肽的結(jié)合自由能以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度,擬合得到了兩者的關(guān)聯(lián)式,據(jù)此可以經(jīng)由亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的結(jié)合自由能得到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度,大大簡(jiǎn)化了亮氨酸拉鏈的設(shè)計(jì),對(duì)相應(yīng)脂質(zhì)體的開(kāi)發(fā)有重要意義。(4)作者對(duì)空白脂質(zhì)體DPPC以及嵌入亮氨酸拉鏈二聚體的脂質(zhì)體DPPC進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬,使用PACKMOL工具進(jìn)行初始模型的構(gòu)建,并選擇了轉(zhuǎn)變溫度最為突出的兩條鏈ALA鏈以及C3CO鏈的二聚體結(jié)構(gòu)嵌入脂質(zhì)體DPPC中,在4個(gè)不同溫度下進(jìn)行常規(guī)分子動(dòng)力學(xué)模擬。通過(guò)與空白脂質(zhì)體DPPC的比較,發(fā)現(xiàn)嵌入了亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)二聚體的脂質(zhì)體的相轉(zhuǎn)變溫度會(huì)隨著加入亮氨酸拉鏈的不同而變化,說(shuō)明了亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)對(duì)于該新型脂質(zhì)體具有控制作用,意味著在進(jìn)行該新型亮氨酸拉鏈型溫敏脂質(zhì)體的設(shè)計(jì)時(shí),只需對(duì)亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改就可以實(shí)現(xiàn)改變脂質(zhì)體相轉(zhuǎn)變溫度的目的。
【圖文】：

圖１．１癌癥人口占比圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃａｎｃｅｒ邋ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ逡逑癌癥泛指所有的惡性腫瘤，是一種由于癌細(xì)胞非正常生長(zhǎng)并擴(kuò)散至位造成身體機(jī)能顯著下降的惡性疾�。郏保撸常�，此種惡性疾病的頻發(fā)嚴(yán)重

邐癌癥人口逡逑■其他國(guó)家■中國(guó)逡逑圖１．１癌癥人口占比圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃａｎｃｅｒ邋ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ逡逑癌癥泛指所有的惡性腫瘤，是一種由于癌細(xì)胞非正常生長(zhǎng)并擴(kuò)散至身體其他逡逑部位造成身體機(jī)能顯著下降的惡性疾�。郏保撸常荩朔N惡性疾病的頻發(fā)嚴(yán)重威脅著人逡逑類的身體健康１４４］。逡逑中國(guó)國(guó)家癌癥中心于２０１７年２月發(fā)布了一份最新的中國(guó)癌癥數(shù)據(jù)報(bào)告＆８］，逡逑大量的癌癥數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示：在中國(guó)，每天約有１萬(wàn)人被確診為癌癥，平均每分鐘逡逑就有７人確診而其中每年約有２８１４２００例死亡，平均每分鐘就有５個(gè)病例逡逑死亡。逡逑伴隨著老齡化加劇、生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞、生活方式不健康及食品安全問(wèn)題突逡逑顯的激增，我國(guó)腫瘤發(fā)病率多年持續(xù)攀升，，己成為一個(gè)必須重點(diǎn)關(guān)注的公共衛(wèi)生逡逑問(wèn)題乃至社會(huì)問(wèn)題。根據(jù)國(guó)際癌癥研究署預(yù)測(cè)［１｜］，今后２０年，我國(guó)癌癥的發(fā)病逡逑數(shù)和死亡數(shù)仍將持續(xù)上升。逡逑
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ460.1

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本文編號(hào)：2678480