【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之一。最近,作者所在實驗室開發(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,實現(xiàn)抗癌藥物的精準釋放,提高藥效的同時還可有效避免抗癌藥物對健康組織器官的危害。為了設(shè)計性能更優(yōu)的溫敏性脂質(zhì)體,作者采用分子動力學(xué)模擬方法,探索不同亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)影響脂質(zhì)體溫敏性的分子機制,指導(dǎo)亮氨酸拉鏈分子結(jié)構(gòu)設(shè)計,并為亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的溫敏脂質(zhì)體藥物載體的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。本文的主要內(nèi)容分為以下四個部分:(1)使用隱式溶劑副本交換分子動力學(xué)模擬(REMD),對6種修飾有不同頭基的含亮氨酸殘基的肽鏈的折疊過程進行了模擬,獲得了在16個溫度下的100ns分子模擬軌跡文件。經(jīng)過二面角主成分分析法(dPCA)繪制出各個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會引起亮氨酸拉鏈結(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,會導(dǎo)致亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的下降,這些規(guī)律與實驗中得到的結(jié)果相一致。(2)常規(guī)的分子動力學(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φ角以及ψ角作為CVs,對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行了模擬計算。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,而各個結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的二聚體單鏈自由能遠低于三聚體的單鏈自由能,說明此序列[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,也與實驗的認知相符。(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進行初始模型構(gòu)建后,在4個不同溫度下進行了常規(guī)分子動力學(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)合自由能得到對應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度,大大簡化了亮氨酸拉鏈的設(shè)計,對相應(yīng)脂質(zhì)體的開發(fā)有重要意義。(4)作者對空白脂質(zhì)體DPPC以及嵌入亮氨酸拉鏈二聚體的脂質(zhì)體DPPC進行了分子動力學(xué)模擬,使用PACKMOL工具進行初始模型的構(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個不同溫度下進行常規(guī)分子動力學(xué)模擬。通過與空白脂質(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)變溫度會隨著加入亮氨酸拉鏈的不同而變化,說明了亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)對于該新型脂質(zhì)體具有控制作用,意味著在進行該新型亮氨酸拉鏈型溫敏脂質(zhì)體的設(shè)計時,只需對亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)進行修改就可以實現(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，是一種由于癌細胞非正常生長并擴散至位造成身體機能顯著下降的惡性疾�。郏保撸常荩朔N惡性疾病的頻發(fā)嚴重

邐癌癥人口逡逑■其他國家■中國逡逑圖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，是一種由于癌細胞非正常生長并擴散至身體其他逡逑部位造成身體機能顯著下降的惡性疾�。郏保撸常�，此種惡性疾病的頻發(fā)嚴重威脅著人逡逑類的身體健康１４４］。逡逑中國國家癌癥中心于２０１７年２月發(fā)布了一份最新的中國癌癥數(shù)據(jù)報告＆８］，逡逑大量的癌癥數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示：在中國，每天約有１萬人被確診為癌癥，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個病例逡逑死亡。逡逑伴隨著老齡化加劇、生態(tài)環(huán)境嚴重破壞、生活方式不健康及食品安全問題突逡逑顯的激增，我國腫瘤發(fā)病率多年持續(xù)攀升，，己成為一個必須重點關(guān)注的公共衛(wèi)生逡逑問題乃至社會問題。根據(jù)國際癌癥研究署預(yù)測［１｜］，今后２０年，我國癌癥的發(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ460.1

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