【摘要】：近一個世紀(jì)以來,流感病毒多次造成全球性的疫情,給人類帶來的生命、財產(chǎn)損失難以計數(shù)。特別是近年來,“豬流感”、“禽流感”的出現(xiàn),引起了世界范圍內(nèi)的恐慌情緒。然而在對于這種病毒的防御方面,人類能夠使用的有效武器卻很少,疫苗無法有效應(yīng)對所有未來可能流行的病毒亞型,現(xiàn)有的批準(zhǔn)藥物如達菲、金剛烷胺、扎那米韋等療效有限。因此,尋找有效的藥物、尋找可靠的抗體、預(yù)測未來病毒的變異趨勢是亟待解決的問題。本文試圖從如下幾個方面進行一些探索。 首先,我們考慮的是應(yīng)急藥物的問題。正如上面提到的,當(dāng)前經(jīng)過批準(zhǔn)的流感病毒藥物種類少藥效不佳,而新研制藥物周期太長,無法盡快應(yīng)對可能到來的流感疫情。因此我們希望能從已知藥物出發(fā),構(gòu)建藥物混合物應(yīng)對不時之需。為此我們使用9種藥物組成了藥物面板,使用6種流感病毒的蛋白質(zhì)組成了靶蛋白面板并由此得到6個口袋組成的基準(zhǔn)口袋面板；為了對藥物有效性進行判定,我們提出了5種可計算特征,并由此形成4個決策判定條件；為了對基準(zhǔn)口袋找到合適的藥物混合物,我們提出了尋找藥物混合物的通用算法,并將其應(yīng)用于H5N1亞型流感病毒神經(jīng)氨酸酶NA中基準(zhǔn)口袋的藥物發(fā)現(xiàn),最終提出使用阿奇霉素和阿司匹林混合物作為候選藥物混合物。此外,我們還將算法進行了改進,使其大部分過程能夠自動化完成。 其次,我們考慮了增強抗體的問題�？贵w的增強可以分為兩方面,一方面是增強抗體對靶蛋白的療效,減輕或消除抗藥性,另一方面是將抗體的應(yīng)用面擴展,將一般抗體改進為廣譜抗體,將廣譜抗體改進為通用抗體。為此我們確定了達菲或扎那米韋增強CR6261對第一組流感病毒療效的分子作用機制,并使用這種機制將抗體增強的兩方面內(nèi)容統(tǒng)一起來。根據(jù)這種機制,我們認為達菲或扎那米韋可以增強F10和FI6對第一組流感病毒的療效,也可以增強CR8020或FI6對第二組流感病毒的療效,當(dāng)抗體足跡部分位點發(fā)生變異,與血凝素HA之間結(jié)合能降低時,它們提供的額外結(jié)合能足以補償這種損失,從而避免抗藥性。我們發(fā)現(xiàn)CR8020抗體在H1亞型血凝素HA上的綁定足跡位于莖部,但是兩者之間結(jié)合能偏低,因此我們可以使用達菲增強這種結(jié)合能,使得CR8020抗體與H1亞型血凝素HA牢固綁定,從而可以將CR8020提升為全局抗體；我們還發(fā)現(xiàn)CR6261和F10與H3亞型血凝素HA的綁定位點位于頭部,因此候選藥物需要更加苛刻的條件。經(jīng)過分析我們使用阿奇霉素將CR6261提升為全局抗體,使用阿奇霉素和達菲將F10提升為全局抗體。 最后我們試圖找到一些流感病毒變化的規(guī)律,我們希望找到某些流感病毒血凝素HA之間重組的證據(jù)作為初步的探索。為此我們提出了概率和相似區(qū)域兩種方法,基于36條代表性HA序列的HA1部分,找到了H13、H14、H16亞型血凝素HA可能的重組證據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：南開大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R373;Q811.4
【圖文】：

我們發(fā)現(xiàn)這些不同的藥物可能會被預(yù)測為對接到同樣的位置，另外對那些由子單元構(gòu)成的蛋白質(zhì)（如3hw3、3gbn、3gbm、3fku、3sdy、3ztn和3ztj)來說，如果只是使用它的一個子單元作為祀蛋白，所有的藥物小分子還是會被預(yù)測為對接到同樣的口袋。當(dāng)然這個子單元上的口袋與之前整體蛋白質(zhì)的口袋并不相同。這說明，AutoDock不會陷入局部最小值的陷講，而是總會找到最小自由能的全局最小值，我們必須充分利用這個優(yōu)點。實際上，如果我們輸入的是一個藥物的三維坐標(biāo)和一個蛋白質(zhì)的三維坐標(biāo)，AutoDock會輸出預(yù)測的藥物最終坐標(biāo)即對接位置以及相應(yīng)的最小自由能的值；如果我們輸入一組藥物的三維坐標(biāo)和紀(jì)蛋白的三維坐標(biāo)，AutoDock輸出的是每個藥物的最終坐標(biāo)和一系列最小自由能的值。所以，如果我們使用PyMOL軟件，根據(jù)這組藥物預(yù)測的坐標(biāo)，同時顯示所有最小自由能為負的藥物，那么這些藥物會聚集到同一個空槽中。那么我們可以稱給定靴蛋白上的這個空槽為這些藥物的基準(zhǔn)口袋。使用這種方式我們可以獲得基準(zhǔn)口袋的位置以及規(guī)模。我們將祀蛋白IrdS、2hu4、Inyj、3cm8 和 3hw3 上的基準(zhǔn)口袋分別記為 pocket_Jrd8、pocket—2hu4、

圖 2. 2 藥物與 pocket_2hu4 和 pocket—Inyj 的對接。圖2.2中是三種藥物達菲、扎那米韋和金剛燒胺與兩個口袋pocket—2hu4(A-C)和pocket—Inyj (D-F)的對接結(jié)果。各個圖像代表的內(nèi)容是：（A)達菲與pocket_2hu4的對接。（B)扎那米韋與pocket—2hu4的對接。（C)金剛焼胺與pocket_2hu4的對接。（D)達菲與pocket—Inyj的對接。（E)扎那米韋與pocket—Inyj的對接。（F)金剛焼胺與pocket_lnyj的對接。通過對這六幅圖的對比我們可以發(fā)現(xiàn)，其中的共同點是三種藥物并沒有盡可能地完全填充這兩個口袋。這意味著藥物的有效性受到了限制。例如，達菲、扎那米韋和金剛燒胺分別與pocket—2hu4對接后留下的缺口，其大小足以使得神經(jīng)氨酸通過、釋放，所以達菲、扎那米韋和金剛焼胺對于阻塞pocket_2hu4來說是無效的。與這種情況類似，金剛焼胺與pocket_lnyj對接后留下的缺口也足以使得離子通過，這意味著在足夠大的壓強下金剛焼胺（乃至達菲和扎那米韋）對于阻塞pocket—Inyj也是無效的。所以，有必要引入氣密度的概念，用于度量藥物與口袋對接后留下的缺口的大小。顯而易見的是

(C)圖2. 3藥物混合物的兩個例子。（A)阿奇霉素和阿司匹林混合物與pocket—2hu4對接的放大圖像顯示。（B) HEM和阿司匹林混合物與fiocket_2hu4對接的放大圖像顯示。（C)阿奇霉素和阿司匹林混合物的二維拓撲圖像。
【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 Mark BARTLAM;;Structure-function studies of the influenza virus RNA polymerase PA subunit[J];Science in China(Series C:Life Sciences);2009年05期

本文編號：2869908