發(fā)布時(shí)間：2018-10-11 08:23

【摘要】：眾所皆知,HIV(human immunodeficiency virus,HIV)病毒導(dǎo)致的AIDS(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)病嚴(yán)重地危害了公眾健康。盡管30多年來(lái)逆轉(zhuǎn)錄療法已經(jīng)減少了AIDS病人的死亡人數(shù)并提高了他們的生活質(zhì)量。然而,還沒(méi)有藥物能夠用來(lái)預(yù)防和消除AIDS病。設(shè)計(jì)并產(chǎn)生一種安全、有效的疫苗是社會(huì)的必然需求。設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)具有廣泛中和能力的抗體是疫苗研究的一條重要路徑。目前已經(jīng)分離并識(shí)別了許多具有廣泛中和能力的抗體(broadly neutralizing antibodies,b NAbs),其中,許多b NAbs靶向HIV-1 gp120。盡管這些b NAbs和gp120復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)已被報(bào)導(dǎo),然而,這些靜態(tài)的結(jié)構(gòu)信息對(duì)抗體結(jié)合怎樣影響gp120構(gòu)象重排和阻止HIV感染機(jī)理的認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。鑒于分子動(dòng)力學(xué)模擬方法在研究大分子構(gòu)象變化方面所具有的優(yōu)勢(shì),本論文應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)模擬并結(jié)合多種分析手段研究了b NAbs和gp120的相互作用進(jìn)而揭示抗體中和HIV病毒的分子機(jī)理以及抑制病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容主要包括以下四個(gè)方面:論文的第一部分研究了VRC01廣泛和強(qiáng)效地中和HIV-1的分子機(jī)制。HIV-1感染宿主細(xì)胞從gp120和CD4結(jié)合開(kāi)始,因此,gp120上的CD4結(jié)合位點(diǎn)(CD4 binding site,CD4bs)是設(shè)計(jì)抗體的一個(gè)重要的靶點(diǎn)。CD4結(jié)合位點(diǎn)抗體也是一類重要的抗HIV的抗體。VRC01是一種CD4bs抗體,其中和HIV-1的廣度達(dá)90%。另外,VRC01正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)研究�；谶@個(gè)抗體的重要性,為研究這一抗體中和HIV病毒的分子機(jī)理,我們對(duì)gp120-VRC01復(fù)合物和自由的gp120和VRC01分別執(zhí)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬。殘基能量分解結(jié)果表明gp120的loop D、CD4-binding loop和loop V5上的Asn280、Lys282、Asp368、Ile371和Asp457是gp120-VRC01相互作用的熱點(diǎn)殘基。對(duì)VRC01來(lái)說(shuō),抗體重鏈的Trp47、Trp50、Asn58、Arg61、Gln64和Trp100和抗體輕鏈的Tyr91對(duì)VRC01與gp120相互作用非常重要。進(jìn)一步分解整個(gè)結(jié)合自由能成不同的組分,我們發(fā)現(xiàn)分子間范德華相互作用和非極性溶劑化能是gp120-VRC01結(jié)合的主要驅(qū)動(dòng)力。主成分分析和聚類分析表明VRC01的結(jié)合能穩(wěn)定與HIV-1抵抗抗體中和相關(guān)的loops D和V5的構(gòu)象,而且,VRC01的N末端Glu1的構(gòu)象變化改變了Asn461和Asn462的取向。這一研究的結(jié)果可以為抗HIV-1抗體的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。VRC01類抗體是已經(jīng)分離的CD4結(jié)合位點(diǎn)bNAbs中最多的一類,除VRC01以外,還有VRCPG-04和VRC23。除了這一類抗體,CH235也是一個(gè)重要的CD4結(jié)合位點(diǎn)抗體,其中和HIV-1的廣度超過(guò)90%。那么這兩類抗體是否具有相似的機(jī)制,造成他們具有不同中和能力的原因又在哪里?為比較兩類抗體中和HIV-1病毒的分子機(jī)理,論文的第二部分應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法闡釋了兩類抗體包括CH235及VRC01類抗體VRC01、VRCPG-04和VRC23廣泛地中和HIV-1的分子機(jī)理。結(jié)合自由能計(jì)算結(jié)果表明gp120和CH235結(jié)合最好,gp120和VRC01結(jié)合稍微比gp120和CH235結(jié)合弱,gp120和VRC23復(fù)合物最不穩(wěn)定。殘基能量分解結(jié)果表明gp120的loops D和V5、CD4 binding loop和橋聯(lián)片對(duì)b NAbs和gp120結(jié)合具有重要貢獻(xiàn),其中,loops D和V5是最為主要的貢獻(xiàn)區(qū)域。CH235重鏈的蛋白區(qū)域Val96-Leu100C、VRC01重鏈的Asn97-Trp100B、VRC-PG04重鏈的Tyr98-Trp100D和VRC23重鏈的Arg97-Trp100C分別與loop D形成有利的氫鍵相互作用。這些氫鍵對(duì)gp120的loops D和V5和這些抗體之間的相互作用起決定性作用,進(jìn)而導(dǎo)致這些抗體能夠廣泛地中和HIV-1。另外,氫鍵的不同強(qiáng)度導(dǎo)致這些抗體中和力的差別。本研究揭示了b NAbs如CH235、VRC01、VRC-PG04和VRC23具有廣泛的和差別的中和病毒能力的根源。論文的第三部分研究了gp120的輔助受體結(jié)合位點(diǎn)抗體X5和17b廣泛地中和HIV-1的分子機(jī)理。輔助受體結(jié)合位點(diǎn)在HIV-1進(jìn)入宿主過(guò)程中扮演重要作用。這個(gè)位點(diǎn)主要由橋聯(lián)片與loop V3構(gòu)成并且它的序列高度保守,因而,對(duì)設(shè)計(jì)抗體和小分子抑制劑來(lái)說(shuō),這個(gè)位點(diǎn)是一個(gè)很有前景的和特別有吸引力的靶標(biāo)。X5和17b是輔助受體結(jié)合位點(diǎn)抗體的典型代表。研究X5和17b和gp120的相互作用機(jī)理有助于深入理解輔助受體結(jié)合位點(diǎn)抗體抑制病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的機(jī)理。這里,為研究X5和17b廣泛地中和病毒的機(jī)理,我們對(duì)X5和17b與gp120及CD4的復(fù)合物進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬研究。模擬結(jié)果表明X5和17b對(duì)gp120的CD4結(jié)合位點(diǎn)和輔助受體結(jié)合位點(diǎn)都有影響。當(dāng)模擬體系包含或不包含CD4時(shí),X5和17b對(duì)CD4結(jié)合位點(diǎn)的影響不同。具體來(lái)說(shuō),當(dāng)僅抗體結(jié)合gp120時(shí),抗體的結(jié)合增加了CD4 binding loop的柔性、降低了loop V1/V2的β-sheet的含量和增加了β20/β21和CD4 binding loop間的距離。gp120的CD4結(jié)合位點(diǎn)發(fā)生的這些變化不利于CD4和gp120結(jié)合。當(dāng)gp120已經(jīng)結(jié)合CD4時(shí),CD4的結(jié)合主要決定了CD4結(jié)合位點(diǎn)的構(gòu)象變化,而抗體的結(jié)合稍微有利于gp120-CD4結(jié)合。不管模擬體系是否包含CD4,抗體的結(jié)合對(duì)輔助受體結(jié)合位點(diǎn)的loop V3的鄰近區(qū)域的影響一致�？贵w的結(jié)合加強(qiáng)了loop V3的鄰近區(qū)域與gp120其他區(qū)域及該區(qū)域與抗體的相互作用,進(jìn)而不利于loop V3的鄰近區(qū)域發(fā)生構(gòu)象重排和進(jìn)一步結(jié)合輔助受體。因而X5和17b能夠廣泛地中和HIV-1。另外,我們還發(fā)現(xiàn)Loop V3、橋聯(lián)片與X5相互作用導(dǎo)致loop V3發(fā)生構(gòu)象關(guān)閉。關(guān)閉的loop V3構(gòu)象將進(jìn)一步終止它與gp120其他區(qū)域的信息交流并影響了gp120的構(gòu)象重排。本研究獲得的信息可指導(dǎo)靶向輔助受體結(jié)合位點(diǎn)的疫苗設(shè)計(jì)。論文的第四部分研究了聚糖怎樣調(diào)控gp120和CD4、gp120和抗體相互作用的機(jī)理。聚糖不但是gp120的重要組成部分,而且能夠調(diào)控許多CD4bs抗體的中和能力。因而,聚糖是中和性抗體的重要靶點(diǎn)并且在現(xiàn)在和將來(lái)的免疫原設(shè)計(jì)中是一個(gè)必須要考慮的組分。其中,234和276 gp120聚糖能夠調(diào)控許多抗體的中和能力。由此表明,234和276 gp120聚糖對(duì)抗體中和病毒非常重要。因此,我們通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了234和276 gp120聚糖怎樣調(diào)控gp120-抗體和gp120-CD4相互作用。分析結(jié)果表明276 gp120聚糖通過(guò)氫鍵同時(shí)連接CD4和抗體進(jìn)而加強(qiáng)gp120-CD4和gp120-抗體相互作用。234 gp120聚糖連接gp120的Phe93-Trp96、Lys227-Gly235、Glu268-Ser274和Arg480-Leu483區(qū)域和抗體重鏈的Val27-Asn28和Asp73-Ser77區(qū)域。因此,gp120-抗體相互作用加強(qiáng),而gp120-CD4相互作用受到弱的影響。兩個(gè)聚糖一起協(xié)作顯著地加強(qiáng)了gp120-CD4和gp120-抗體結(jié)合。加強(qiáng)的gp120-抗體結(jié)合是由于234 gp120聚糖導(dǎo)致兩個(gè)聚糖和抗體重鏈可變區(qū)上移。結(jié)果,276 gp120聚糖和CD4間的氫鍵相互作用顯著地被削弱。這些削弱的相互作用反而有利于CD4和loop V5相互作用。因而,gp120-CD4相互作用加強(qiáng),loop V5構(gòu)象打開(kāi)。本研究獲得的信息能夠指導(dǎo)靶向聚糖的疫苗設(shè)計(jì)�？偟膩�(lái)說(shuō),本論文從分子水平上揭示了靶向gp120上的CD4結(jié)合位點(diǎn)和輔助受體結(jié)合位點(diǎn)抗體廣泛地中和HIV-1的機(jī)理,并識(shí)別了這些抗體具有廣泛中和作用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步揭示了聚糖在gp120-CD4和gp120-抗體相互作用中所起的關(guān)鍵作用。這些信息對(duì)于抗HIV-1病毒抗體的設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R512.91

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊錫強(qiáng);;牛奶和大豆制品喂養(yǎng)兒的抗體反應(yīng)[J];國(guó)外醫(yī)學(xué)(兒科學(xué)分冊(cè));1983年02期

2 凌育;鳥(niǎo)類抗體的特點(diǎn)及其應(yīng)用前景[J];廣東畜牧獸醫(yī)科技;1995年04期

3 周慶申;預(yù)溫后抗體反應(yīng)減弱或者喪失[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).輸血及血液學(xué)分冊(cè);2004年01期

4 Kadin SB ,Otternesss IG ,潘啟超;抗體作為藥物的載體與毒性逆轉(zhuǎn)劑[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).藥學(xué)分冊(cè);1982年01期

5 喬春霞;沈倍奮;;重組多克隆抗體——一類新的治療制劑[J];中國(guó)免疫學(xué)雜志;2009年01期

6 黃永安;葛錫銳;;淋巴結(jié)細(xì)胞體外產(chǎn)生抗體的研究[J];實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào);1963年03期

7 史英輝;丙型肝炎病毒感染的抗體反應(yīng)與疾病的聯(lián)系[J];預(yù)防醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)信息;1996年03期

8 施桂英;周亞非;黃次波;黃烽;虞瑞堯;方彬;劉萬(wàn)銀;;黑龍江省Lyme病的臨床表現(xiàn)及血清抗體反應(yīng)[J];中國(guó)人民解放軍軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào);1991年03期

9 張遠(yuǎn)惠;;鏈球菌抗體與風(fēng)濕熱的早期診斷[J];四川醫(yī)學(xué);1983年02期

10 童貽剛,王海濤;重組完整抗體研究進(jìn)展[J];生物技術(shù)通訊;2001年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 向軍儉;;抗體技術(shù)及其在傳染病研究中的應(yīng)用[A];新發(fā)和再發(fā)傳染病防治熱點(diǎn)研討會(huì)論文集[C];2010年

2 向軍儉;;抗體技術(shù)研究和應(yīng)用[A];新發(fā)和再發(fā)傳染病防治熱點(diǎn)研討會(huì)論文集[C];2011年

3 孫小林;楊倩;姜穎;周飛;;食蟹猴T細(xì)胞依賴性抗體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中用于檢測(cè)KLH抗體濃度的ELISA方法的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證[A];2013年（第三屆）中國(guó)藥物毒理學(xué)年會(huì)暨藥物非臨床安全性評(píng)價(jià)研究論壇論文摘要[C];2013年

4 孫小林;楊倩;姜穎;周飛;;食蟹猴T細(xì)胞依賴性抗體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中用于檢測(cè)KLH抗體濃度的ELISA方法的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證[A];中國(guó)藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志(2013年6月第27卷第3期)[C];2013年

5 任克吉;韓松勇;;氫化可的松琥珀酸鈉在急癥臨床的應(yīng)用[A];第六屆全國(guó)危重病學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文匯編[C];2005年

6 任克吉;韓松勇;;氫化可的松琥珀酸鈉在急癥臨床的應(yīng)用[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)急診醫(yī)學(xué)分會(huì)全國(guó)第11屆創(chuàng)傷復(fù)蘇中毒學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 劉霞;兩種廣譜抗體可強(qiáng)效中和艾滋病病毒[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

2 常麗君;17種新型強(qiáng)效廣譜HIV抗體閃亮登場(chǎng)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

3 記者 黃磊　周芳;“要知道能成功,還叫什么探索呢”[N];湖北日?qǐng)?bào);2010年

4 張樂(lè);青壯年易染“非典”探因[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2003年

5 謝蜀生;一個(gè)神秘器官的發(fā)現(xiàn)[N];大眾科技報(bào);2011年

6 陸志城;為AD疫苗研發(fā)帶來(lái)新希望[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王貞;基于抗體多維數(shù)據(jù)的解析探討丙型肝炎病毒抗體親和力在病程中的動(dòng)力學(xué)變化及與HLA多態(tài)性的關(guān)聯(lián)[D];大連醫(yī)科大學(xué);2016年

2 張艷;一系列靶向gp120的抗體中和HIV-1病毒機(jī)制的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];蘭州大學(xué);2016年

3 陳冠杰;聚乙二醇修飾的抗體的理化性質(zhì)及生物學(xué)活性[D];中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué);1985年

4 耿樹(shù)生;抗CD20抗體的改造及其生物活性研究[D];河北大學(xué);2007年

5 劉銀星;嵌合抗CD20抗體突變體的表達(dá)及其作用機(jī)理的研究[D];中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué);2003年

6 趙向東;CD34抗體表面修飾去細(xì)胞光氧化牛頸靜脈再內(nèi)皮化的研究[D];中南大學(xué);2008年

7 孟佳子;人源HIV-1廣譜中和Fab抗體的鑒定[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2013年

8 楊向民;全人抗體高效真核表達(dá)載體的構(gòu)建與表面重塑抗體rCAb1[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2008年

9 張春秀;基于抗原/抗體反應(yīng)的生物檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2003年

10 于俊巖;抗HBV多聚酶TP區(qū)細(xì)胞內(nèi)VH抗體體外抑制HBV復(fù)制的實(shí)驗(yàn)研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 谷偉紅;豬CD16及其介導(dǎo)PRRSV抗體依賴性增強(qiáng)作用研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

2 黃世維;檢測(cè)鴨源沙門氏菌抗體間接ELISA方法的建立與應(yīng)用[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

3 冉葦;人源抗人IgE工程抗體Fab片段的功能研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 張萌;兩種四溴雙酚A類化合物抗體的制備及其生物分析方法的建立[D];江蘇大學(xué);2016年

5 楊啟修;抗抗生素類藥物抗體的檢測(cè)與研究和稀有血型分子生物學(xué)篩查[D];華東師范大學(xué);2010年

6 孟凡軍;抗沙門氏菌IgY抗體的制備及其特性分析[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2010年

7 張曙儉;勞森氏胞內(nèi)菌的PCR檢測(cè)方法及其抗體間接ELISA檢測(cè)方法的建立與應(yīng)用[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

8 張海譜;抗人糖原磷酸化酶BB抗體的制備臨床應(yīng)用[D];河北醫(yī)科大學(xué);2003年

9 金海燕;重金屬汞多克隆抗體的制備及間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA方法的研究[D];遼寧師范大學(xué);2009年

10 岳園園;人可溶性增殖誘導(dǎo)配體的表達(dá)、純化、活性鑒定以及抗體的制備[D];南京師范大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2263503