本論文首先用量子化學計算方法對朊病毒(Prion)的正常功能進行了研究，確定了PrP~c-Cu~(2+0)絡(luò)合模式，并通過與Cu，Zn-SOD及其模擬物的抗氧化能力的比較，討論了Prion的正常功能；同時結(jié)合生物信息學對與銅離子轉(zhuǎn)運相關(guān)的蛋白按銅離子轉(zhuǎn)運順序進行分類，通過量化計算確定金屬銅離子與朊病毒結(jié)合在整個銅離子轉(zhuǎn)運過程中的位置。采用分子動力學模擬方法通過對雞和人的Prion的對比計算研究，探尋PrP~c向PrP~(sc)轉(zhuǎn)變過程的機理，理論結(jié)果將對醫(yī)治朊病毒類疾病提供有力的指導(dǎo)。 Prion是一種新型的蛋白感染因子，能引起人和動物之間的可轉(zhuǎn)移性神經(jīng)退化疾病，研究發(fā)現(xiàn)Prion包括兩種形式：細胞型(PrP~c)和異常型(PrP~(sc))。經(jīng)過近20年的研究，人們在分子水平上認識朊病毒已取得了重要進展，這包括PrP~c的結(jié)構(gòu)等。但這一領(lǐng)域有許多基本問題至今沒有解決，主要存在以下兩方面：Prion致病的根本原因是PrP~c正常功能的喪失還是PrP~(sc)的聚集沉淀具有毒性無法確定；PrP~c轉(zhuǎn)化為PrP~(sc)的機理仍然不清楚。 本論文選用Gaussian 98程序包中的密度泛函(DFT)方法對PrP~c-Cu~(2+)的絡(luò)合模式及PrP~c的正常功能進行了計算研究，并對與銅離子轉(zhuǎn)運相關(guān)的蛋白按銅離子轉(zhuǎn)運順序進行分類，確定金屬離子與朊病毒結(jié)合在整個銅離子轉(zhuǎn)運過程中的位置。然后在UNIX系統(tǒng)下運用InsightⅡ軟件通過對雞和人的PrP~c的對比動力學模擬計算研究，探尋PrP~c向PrP~(sc)轉(zhuǎn)變的機理。 本論文的主要結(jié)論如下： 1．通過理論計算對PrP~c-Cu~(2+)不同絡(luò)合模式及其正常功能進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模式Ⅳ具有最高的結(jié)合能，可以進一步確定PrP~c-Cu~(2+)的絡(luò)合模式為模式Ⅳ，這與最新實驗得到八肽的晶體結(jié)構(gòu)相一致。同時，并通過與Cu，Zn-SOD及其模擬物抗氧化能力的比較，我們還進一步證明了PrP~c的正常功能為Cu~(2+)緩沖劑而不是抗氧化劑或Cu~(2+)的轉(zhuǎn)運載體。本章所采用的理論方法可以有效的研究其它蛋白絡(luò)合金屬的性質(zhì)及設(shè)計更有效的SOD的模擬物。 2．通過動力學模擬方法對HuPrP~c和CkPrP~c的熱穩(wěn)定性進行比較研究，得到的主要結(jié)論有：總體上講HuPrP~c比CkPrP~c具有更高的穩(wěn)定性，表明CkPrP~c不發(fā)生α→β的構(gòu)象轉(zhuǎn)變不能歸于其具有較好的穩(wěn)定性，而可能由其它因素，如RNA或protein X參與PrP~c→PrP~(sc)的轉(zhuǎn)化引起：HuPrP~c的H1與CkPrP~c的H1相比具有較低穩(wěn)定性，而H2和H3卻比后者的穩(wěn)定，其原因可能是由HuPrP~c的H1中存在著較多的負電荷間的排斥作用及Asp147和Arg208間存在有缺陷的靜電相互作用造成的。我們的結(jié)果澄清了以往對PrP~c→PrP~(sc)轉(zhuǎn)化過程機理研究的諸多爭議。盡管孤立的H1非常 犯供芳山東師范大母峨士研完位毋位俗我 穩(wěn)定，但腸企少“完整結(jié)構(gòu)中的Hl卻可以被燦pl47林Ai留08的靜電相互作用所干 擾，進而最先解螺旋。這些發(fā)現(xiàn)對于進一步認識阮病毒病還有更深刻的意義，如把 A印147單點突變成類似c幻葉pc中的無極性的氨基酸，如果突變后不再感染阮病毒 病，這可以對醫(yī)治阮病毒類疾病提供更有力的幫助。 3.對參與銅離子轉(zhuǎn)運的一系列由細胞膜外到膜內(nèi)的蛋白質(zhì)進行了研究，通過比 較結(jié)合能及絡(luò)合模式發(fā)現(xiàn):隨著銅離子轉(zhuǎn)運蛋白由外到內(nèi)銅離子與相應(yīng)蛋白質(zhì)的結(jié) 合能數(shù)值逐漸增大，表明銅離子從細胞外轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)的過程在能量上存在熱力學 梯度，進而使整個轉(zhuǎn)運過程得以順利完成;同時，阮病毒蛋白與金屬銅離子絡(luò)合的 結(jié)合能與膜蛋白IQHQ的相應(yīng)數(shù)值非常相近，因而可推測其位置大約可定位為細胞 膜附近，這與實驗上得到的結(jié)果也是一致的;另外，具有相同絡(luò)合模式的銅離子轉(zhuǎn) 運蛋白其結(jié)合能可能存在較大差別，說明銅離子轉(zhuǎn)運蛋白在整個轉(zhuǎn)運過程中所處的 位置不是由絡(luò)合模式?jīng)Q定的，而取決于蛋白本身。
【學位單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2004
【中圖分類】：R373
【部分圖文】：

證明兩者具有不同的構(gòu)象表位。PrP“與PrPsc由同一基因編碼，具有相同的氨基酸順序和共價修飾，但三維結(jié)構(gòu)卻差異很大。前者含40%的a螺旋，幾乎不含p折疊:而后者含43%的p折疊，及30%的a螺旋[8，9](圖1一l)，因此把這種病原引起的疾病稱為構(gòu)象病更為合適。一般認為，PrPsc的高p折疊狀態(tài)促使其相互聚集，并引起細胞凋亡，最終導(dǎo)致各種神經(jīng)退行性疾病。阮病毒特征概括如下:首先，它不含核酸，能使正常的蛋白質(zhì)由良性轉(zhuǎn)為惡性，由沒有感染性轉(zhuǎn)化為感染性;其次，它沒有一般病毒的形態(tài)，而是呈纖維狀;第三，它對所有殺滅病毒的物理化學因素均具有抵抗力，現(xiàn)有的消毒方法對其都不起作用

rP卻至今仍未確定。國際上多個研究小組對此進行了大量的實驗，但由于PrP“與c了十的絡(luò)合模式和絡(luò)合位點過于復(fù)雜，加之現(xiàn)有域的某些限制，以致于存在較大爭議。目前實驗所提出具有一有四種:Prusiner小組。4]首先確定了PrP“與c價十的絡(luò)合模式，提出PrP與兩個八膚絡(luò)合一個Cu2+。并且指出絡(luò)合位點為兩個His的咪哇基氧，在這種絡(luò)合模式下四個絡(luò)合位點形成近似平面四方形的結(jié)心位置。年P(guān)rusine尹5〕又提出四個八膚絡(luò)合四個c了十的模式，與cuz+配基N，一個膚鏈N和一個水分子;，毛水euchi小組[l6]提出了一種新的絡(luò)合模式，即中性條件下c基N，兩個膚鏈N和一個水分子配位;colin5.Bums等[l7一]提出了一種新的絡(luò)合模式，絡(luò)合位點為一兩個Gly的N，一個Gly撥基氧和一個水分子。

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 李曉鍵;表層液晶取向行為的定量模擬研究[D];河北工業(yè)大學;2011年

本文編號：2833586