本文關(guān)鍵詞：基于FGF21結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計及配體與受體的相互作用研究

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【摘要】：糖尿病的死亡率僅次于心腦血管疾病和癌癥,目前全球糖尿病患者高達到4億人,而中國的糖尿病患者已經(jīng)超過1億人,成為名副其實糖尿病大國。如果能開發(fā)一種像胰島素一樣的內(nèi)源蛋白來治療糖尿病,將會給糖尿病患者帶來福音。成纖維細胞生長因子21(FGF21)是近幾年新發(fā)現(xiàn)的一種具有治療糖尿病潛力的蛋白質(zhì),可以促進脂肪細胞吸收葡萄糖,改善胰島β細胞功能和胰島素抵抗,擁有比胰島素更持久的降血糖效果,沒有低血糖和癌癥誘導(dǎo)的風(fēng)險。但是在臨床應(yīng)用上存在血清穩(wěn)定性低,半衰期短的限制。因此本論文針對FGF21的結(jié)構(gòu)和藥物設(shè)計展開研究。我們利用核磁共振方法解析了 FGF21核心區(qū)(FGF21core)的高分辨溶液核磁結(jié)構(gòu)。研究中發(fā)現(xiàn),FGF21的β2-β3區(qū)域具有第二種不穩(wěn)定的構(gòu)象,這種松散構(gòu)象是造成FGF21不穩(wěn)定性的主要原因�；诟叻直嫒芤汉舜沤Y(jié)構(gòu),我們在β2和β3上設(shè)計了一對二硫鍵,成功地將構(gòu)象穩(wěn)定在折疊構(gòu)象。核磁共振化學(xué)位移擾動分析表明,β2和β3二硫鍵的形成,影響了 β1-β2之間的loop的構(gòu)象,進而影響FGF21的活性。因此我們將擁有7個殘基的loop替換成FGF19的8個殘基,并通過細胞實驗,動物實驗驗證了 FGF21突變體(FGF21-LG)的功能。我們發(fā)現(xiàn)FGF21-LG在低濃度時具有比野生型更顯著的降血糖效果,并且擁有更長的血清半衰期。CD實驗也證明了 FGF21-LG的熱穩(wěn)定性顯著好于野生型。這些優(yōu)點為它成為治療糖尿病藥物奠定了基礎(chǔ)。此外,我們對FGF21與β-Klotho蛋白(KLB)和成纖維細胞生長因子受體1c(FGFR1c)相互作用機制進行了研究,我們通過昆蟲表達系統(tǒng)表達出KLB和FGFR1c的胞外區(qū),并利用MST測得了 FGF21與KLB的平衡解離常數(shù)Kd約為15.6 nM,KLB 和 FGFR1c Kd 約為 110nM,但是 FGF21 與 FGFR1c 的結(jié)合太弱無法獲得相應(yīng)的結(jié)合常數(shù)。我們還將全長的FGFR1c組裝在一種新的類生物膜nanodisc體系,并通過酶活實驗驗證了組裝的FGFR1c具有良好的生物活性,為后續(xù)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制研究奠定了基礎(chǔ)。本論文中的另一方面的研究內(nèi)容是關(guān)于趨磁細菌AMB-1蛋白Mms6識別晶面機制的研究。Mms6蛋白在細胞內(nèi)或細胞外,可以調(diào)控磁性納米顆粒的形成,我們通過NMR滴定實驗發(fā)現(xiàn)Mms6在滴定磁小體(Fe3O4)時其C端的DEEVE區(qū)域發(fā)生構(gòu)象變化,同時其N端疏水區(qū)域的聚集對于C端的功能起到了很重要的作用。這項研究闡明了 Mms6識別晶面的分子機理,同時為在其它生物礦化體系中研究蛋白識別無機物晶體提供了理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R91

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本文編號：1301318