鈣離子作為細(xì)胞中重要的第二信使,廣泛調(diào)控著多種生理進(jìn)程。如基因轉(zhuǎn)錄,細(xì)胞增殖、分化、凋亡等,同時(shí)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及各種疾病息息相關(guān)。因此,細(xì)胞膜上的鈣離子通道是機(jī)體發(fā)揮重要生理功能的基礎(chǔ)。而鈣離子內(nèi)流主要是由鈣致鈣內(nèi)流介導(dǎo)的,其中,CRAC(Ca2+Release Activated Ca2+)通道是介導(dǎo)鈣內(nèi)流的主要通道。盡管鈣離子通過(guò)CRAC通道進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了幾十年,但是近期才對(duì)它的分子組成及功能有了更深入的研究。在實(shí)驗(yàn)上觀察到,CRAC通道的L210F突變體可以使得通道處于激活狀態(tài),并且不需要激活因子的參與。本論文將以L210F突變體為突破口對(duì)CRAC通道的開(kāi)放機(jī)制進(jìn)行更加深入的探索。本論文在已有研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法,來(lái)研究突變特定單個(gè)非孔道殘基對(duì)CRAC通道結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)通性的影響。采用分子動(dòng)力學(xué)引擎(Gromacs)對(duì)我們的體系進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬,使用CHARMM-GUI來(lái)進(jìn)行補(bǔ)全,建模和突變殘基,運(yùn)用全原子模型(all-atommodel,AA model)來(lái)計(jì)算動(dòng)力學(xué)軌跡。在得到軌跡后通過(guò)MDAnalysis軟件包和Gromacs內(nèi)置的分析軟件來(lái)處理軌跡。本論文主要從以下兩方面對(duì)CRAC通道進(jìn)行了研究:1、L210F突變對(duì)CRAC離子通道自身構(gòu)象的影響。本論文對(duì)野生型和突變型結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了模擬,得到兩種體系穩(wěn)定的軌跡。結(jié)果表明:相對(duì)于野生型,突變型模擬的堿性區(qū)域和filter附近的半徑發(fā)生了一定程度的擴(kuò)張,尤其是在其中一條突變型模擬軌跡中發(fā)現(xiàn)了 filter附近的顯著打開(kāi);此外,在殘基結(jié)構(gòu)的分析中發(fā)現(xiàn),位于第二跨膜螺旋TM2(Transmembrane Helix Two)上的殘基210由亮氨酸突變成苯丙氨酸后,有了更大的自由度,產(chǎn)生較野生型更大的旋轉(zhuǎn)角,使得其對(duì)TM1的限制作用減小,而與相鄰亞基的TM3的相互作用增強(qiáng)。2、L210F突變對(duì)CRAC離子通道周?chē)h(huán)境的影響。對(duì)通道附近的離子分析發(fā)現(xiàn):突變體L210F使得filter與疏水區(qū)域之間的水分子數(shù)明顯增多,孔道水合性的增加有利于離子的通過(guò),這與之前文獻(xiàn)報(bào)道的L210F處于激活狀態(tài)的結(jié)論一致;陰離子Cl-的分布在兩種模擬中沒(méi)有顯著的差別,而陽(yáng)離子Na+在突變模擬得到的軌跡里觀察到了相對(duì)于野生型結(jié)構(gòu)更深距離的滲透,進(jìn)一步說(shuō)明了突變體L210F處于較開(kāi)放狀態(tài),但是在整個(gè)模擬的過(guò)程中沒(méi)有觀測(cè)到Na+的穿透現(xiàn)象,這可能與CRAC通道的低傳導(dǎo)性相關(guān)�？傊�,L210F突變體可以從孔道半徑及周?chē)h(huán)境等方面對(duì)通道的開(kāi)啟產(chǎn)生影響�？椎腊霃降脑黾蛹翱椎浪闲缘脑黾佣伎梢越档碗x子通過(guò)孔道的能量勢(shì)壘,即降低離子的滲透難度。本論文的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)上對(duì)L210F突變體的研究相符,并提供了更詳盡的微觀細(xì)節(jié)。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：O561
【部分圖文】：

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???＾?＃?Ｃ＾＊?〇Ｎ？．??圖１－１細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)和鈣穩(wěn)態(tài)的簡(jiǎn)化模型，圖片來(lái)自文獻(xiàn)［８］??根據(jù)細(xì)胞類型的不同，胞外鈣離子的流入通過(guò)不同的鈣通道來(lái)完成。受體激??活的鈣通道（ＲＡＣＣ）可以由多種不同的刺激所激活，如化學(xué)的或機(jī)械的壓力、??各種胞內(nèi)胞外的信使以及鈣庫(kù)的鈣離子數(shù)等。電壓門(mén)控的鈣離子通道（ＶＯＣＣ）??的孔道通常有四個(gè)跨膜螺旋，并且在孔道中存在一些由帶電基團(tuán)組成的“電位敏??感器”來(lái)充當(dāng)門(mén)控機(jī)制。當(dāng)感受到跨膜電位發(fā)生變化時(shí)，電敏感器可以在電場(chǎng)力??的作用下產(chǎn)生位移，對(duì)膜電位的變化做出反應(yīng)，導(dǎo)致閘門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉。鈣庫(kù)調(diào)??控的鈣通道通常具有高度的鈣離子選擇性，這種類型的鈣離子通道與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的關(guān)??系密不可分。以上這些鈣庫(kù)、鈣汞、受體和離子通道各司其職，共同協(xié)作，一起??完成了細(xì)胞內(nèi)的鈣穩(wěn)態(tài)。??１．１．２鈣庫(kù)操縱性鈣內(nèi)流??細(xì)胞中存在著非常多的通道和轉(zhuǎn)運(yùn)體用來(lái)調(diào)控鈣離子的濃度，維持細(xì)胞內(nèi)??的鈣穩(wěn)態(tài)。其中，在后生動(dòng)物的細(xì)胞中鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)最主要的方式是由??ＳＯＣＥ?（Ｓｔｏｒｅ?Ｏｐｅｒａｔｅｄ?Ｃａｌｃｉｕｍ?Ｅｎｔｒｙ）這一過(guò)程所介導(dǎo)的，即轉(zhuǎn)庫(kù)操縱性的興內(nèi)??流。在最初的研究中，ＳＯＣＥ過(guò)程只在非興奮性細(xì)胞中被觀測(cè)到，然而隨著研究??的深入發(fā)展，研究者又發(fā)現(xiàn)鈣庫(kù)操縱的鈣內(nèi)流在所有類型的細(xì)胞中均有存在［８ｈ??１９８６年，Ｐｕｔｎｅｙ首先提出了有關(guān)鈣庫(kù)的盈虧與鈣離子內(nèi)流之間關(guān)系的假說(shuō)。??他認(rèn)為，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜在細(xì)胞內(nèi)部存在著互相接觸的地方，因此細(xì)胞外的鈣離??２??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ?Ｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ??＿?丨?＇??ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅ?ｆｉｓｈ?ａｍｐｈｉｂｉａｎｓ?ｒｅｐｔｉｌｅｓ?ｂｉｒｄｓ?ｍａｍｍａｌｓ??ｃｈｏｒｄａｔｅｓ?Ｉ??（ｕｒｏｃｈｏｒｄａｔａ?＋?ｒ＼ｒ＾＼Ａ?Ｉ??ｃｅｐｈａｌｏｃｈｏｒｄａｔｅｓ?ｅｔｃ．）?ｕ丨?ａｉ?■?一丨?一???Ｏｒａｉ???Ｌ?０ｒａｉ３???Ｏｒａｉ２???圖１－２?Ｏｒａｌ蛋白的發(fā)展史，圖片來(lái)自文獻(xiàn)［２１］??不同亞基的Ｏｒｍ蛋白分子全部是位于細(xì)胞膜上的四次跨膜蛋白，但是互相??之間也有所不同。三種分子在序列上擁有６０％的相似性，在跨膜區(qū)域部分擁有??９０％的相似性。本論文使用的是果蠅的Ｏｒａｉｌ蛋白，它與人體的Ｏｒａｉｌ蛋白擁有??７０％的相似性［１６－１８］。Ｏｒａｉｌ的Ｃ端含有一個(gè)預(yù)測(cè)的Ｃ－Ｃ結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以參與??同ＳＴＩＭ分子的相互作用。〇ｒａｉ２和〇ｒａｉ３分子與ＳＴＩＭ分子相互作用也會(huì)增加??ＣＲＡＣ電流，但是會(huì)比Ｏｒａｉｌ小的多。Ｏｒａｉｌ蛋白可以被較低濃度的２－ＡＰＢ??（２－ａｍｉｎｏｅｔｈｏｘｙｄｉｐｈｅｎｙｌｂｏｒａｔｅ）所活化，但是，當(dāng)２－ＡＰＢ的濃度逐漸升高則可以??限制Ｏｒａｉｌ蛋白的活性。不同的是，Ｏｒａｉ３蛋白對(duì)任何濃度的２－ＡＰＢ都很敏感，??都可以被激活［１９－２１］。??Ｗ１２?Ｄ１１４?、??ｄｕｏｙ??＼?＼??ＴＭ１?ＴＭ２?ＴＭ３?ＴＭ４??５?Ｈ１３４??＾?ｉ?ＬＶ５ＨＩＣ＊??Ｖ?Ｊ??、??－－Ｌ２７３??／?響?Ｌ２７６??圖１－３?Ｏｒａｉｌ亞基的示意圖，圖片

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ?Ｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ??＿?丨?＇??ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅ?ｆｉｓｈ?ａｍｐｈｉｂｉａｎｓ?ｒｅｐｔｉｌｅｓ?ｂｉｒｄｓ?ｍａｍｍａｌｓ??ｃｈｏｒｄａｔｅｓ?Ｉ??（ｕｒｏｃｈｏｒｄａｔａ?＋?ｒ＼ｒ＾＼Ａ?Ｉ??ｃｅｐｈａｌｏｃｈｏｒｄａｔｅｓ?ｅｔｃ．）?ｕ丨?ａｉ?■?一丨?一???Ｏｒａｉ???Ｌ?０ｒａｉ３???Ｏｒａｉ２???圖１－２?Ｏｒａｌ蛋白的發(fā)展史，圖片來(lái)自文獻(xiàn)［２１］??不同亞基的Ｏｒｍ蛋白分子全部是位于細(xì)胞膜上的四次跨膜蛋白，但是互相??之間也有所不同。三種分子在序列上擁有６０％的相似性，在跨膜區(qū)域部分擁有??９０％的相似性。本論文使用的是果蠅的Ｏｒａｉｌ蛋白，它與人體的Ｏｒａｉｌ蛋白擁有??７０％的相似性［１６－１８］。Ｏｒａｉｌ的Ｃ端含有一個(gè)預(yù)測(cè)的Ｃ－Ｃ結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以參與??同ＳＴＩＭ分子的相互作用。〇ｒａｉ２和〇ｒａｉ３分子與ＳＴＩＭ分子相互作用也會(huì)增加??ＣＲＡＣ電流，但是會(huì)比Ｏｒａｉｌ小的多。Ｏｒａｉｌ蛋白可以被較低濃度的２－ＡＰＢ??（２－ａｍｉｎｏｅｔｈｏｘｙｄｉｐｈｅｎｙｌｂｏｒａｔｅ）所活化，但是，當(dāng)２－ＡＰＢ的濃度逐漸升高則可以??限制Ｏｒａｉｌ蛋白的活性。不同的是，Ｏｒａｉ３蛋白對(duì)任何濃度的２－ＡＰＢ都很敏感，??都可以被激活［１９－２１］。??Ｗ１２?Ｄ１１４?、??ｄｕｏｙ??＼?＼??ＴＭ１?ＴＭ２?ＴＭ３?ＴＭ４??５?Ｈ１３４??＾?ｉ?ＬＶ５ＨＩＣ＊??Ｖ?Ｊ??、??－－Ｌ２７３??／?響?Ｌ２７６??圖１－３?Ｏｒａｉｌ亞基的示意圖，圖片
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 于華;蛋白質(zhì)—肽相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 武福云;Orai和STIM1相互作用機(jī)制研究[D];南開(kāi)大學(xué);2014年

3 于俊偉;CRAC通道中STIM1自我抑制機(jī)制的研究[D];華中科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2884235