【摘要】：血管性血友病因子VWF(von Willebrand factor,VWF)的A1結(jié)構(gòu)域與血小板膜上的糖蛋白受體GPIbα(platelet glycoprotein Ibα,GPIbα)的結(jié)合能夠誘發(fā)血小板黏附和聚集以及止血栓子的形成。研究表明發(fā)生于VWF或者GPIbα分子內(nèi)的突變會(huì)改變VWF與GPIbα相互作用的親和力,從而引起血管性血友病(von Willebrand disease,VWD)。目前,VWF與GPIbα間的相互作用機(jī)制尚未完全理解。然而眾多的A1晶體結(jié)構(gòu)(野生型或突變體,結(jié)合狀態(tài)或未結(jié)合狀態(tài))之間構(gòu)象差異較小的事實(shí)為進(jìn)一步解釋這些突變體與其配體間的親和力的差異造成了困難。Matthew Auton等人關(guān)于A1-GPIbα親和力高低與A1結(jié)構(gòu)域熱穩(wěn)定性相關(guān)的研究表明似乎不能只用靜態(tài)結(jié)構(gòu)上的觀察和分析來研究蛋白相互作用的親和力調(diào)控機(jī)制。之前,我們曾研究過局部動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)的功能增強(qiáng)型A1結(jié)構(gòu)域的親和力調(diào)控機(jī)制。本研究則引入了A1的功能減弱型突變體G561S,以便探明G561S是否也服從同樣的親和力調(diào)節(jié)機(jī)制。本文采用可以觀察蛋白原子具體運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,通過分析比較2M型突變體G561S-A1(功能減弱型)、野生型WT-A1和2B型突變體R543Q-A1(功能增強(qiáng)型)的結(jié)構(gòu)變化和動(dòng)力學(xué)性質(zhì),以探究G561S突變導(dǎo)致2M型VWD疾病的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),本研究可以為相關(guān)的抗血栓藥物和止血藥物的開發(fā)提供指導(dǎo)。本文首先構(gòu)建了VWF-A1、G561S-A1、R543Q-A1三個(gè)A1結(jié)構(gòu)的全原子模型。然后,利用MD模擬方法考察三者在生理鹽水中的構(gòu)象的改變,柔性的變化以及氫鍵/鹽橋的形成與演化過程。最后,利用分別表征A1結(jié)構(gòu)域柔性和穩(wěn)定性的RMSF與RMSD值,并結(jié)合表征A1結(jié)構(gòu)域動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的其他參數(shù),諸如螺旋間夾角,氫鍵/鹽橋生存率等。解析野生型和突變體A1結(jié)構(gòu)域與各自配體的結(jié)合親和力差異,以便增進(jìn)我們對臨床上觀察到的止血性缺陷的理解。我們的分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明功能減弱型突變G561S并沒有顯著改變A1結(jié)構(gòu)域的總體構(gòu)象,突變信號沒有直接傳遞到G561S與其配體GPIbα的結(jié)合面上。2M型突變親和力的變化主要受到局部構(gòu)象以及局部動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的調(diào)節(jié)。功能減弱型突變通過降低其α2螺旋鐘擺式運(yùn)動(dòng)幅度的方式調(diào)節(jié)其內(nèi)部疏水核心的暴露,從而間接的降低其與配體的親和力。更加詳細(xì)的分析表明α2螺旋動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的降低進(jìn)一步受到突變位點(diǎn)所在的對臨床上觀察到的2M型止血性缺陷的理解。β2-β3 loop構(gòu)象變化的影響,本文表明那些能夠調(diào)控α2螺旋以及N末端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的路徑,對于抗血栓藥物和止血藥物的開發(fā)至關(guān)重要。本文的研究結(jié)果也有利于增進(jìn)我們
[Abstract]:The binding of the A1 domain of von Willebrand factor VWF (von Willebrand factor,VWF to GPIb 偽 (platelet glycoprotein Ib 偽, GPIb 偽, a glycoprotein receptor on platelet membrane, can induce platelet adhesion and aggregation and the formation of hemostatic emboli. Studies have shown that mutations occurring within VWF or GPIb 偽 may alter the affinity of VWF to GPIb 偽 interaction, leading to (von Willebrand disease,VWD). At present, the mechanism of interaction between VWF and GPIb 偽 has not been fully understood. However, a large number of A1 crystal structures (wild type or mutant, The fact that the conformational differences between the binding and unbound states) are small, further explain the differences in the affinity between these mutants and their ligands, resulting in difficulties for. Matthew Auton et al. In relation to the level of A1-GPIb 偽 affinity and the A1 domain Studies related to thermal stability suggest that it is not possible to study the affinity regulation mechanism of protein interactions only by static structural observation and analysis. Previously, we have studied the affinity regulation mechanism of the functionally enhanced A1 domain driven by local dynamics. In order to find out whether G561S is also accepted by the same affinity regulation mechanism, the attenuated mutant G561S of A1 was introduced in this study. In this paper, a molecular dynamics simulation method, which can observe the specific motion details of protein atoms, is used to analyze and compare the G561S-A1 (functional attenuated type) of the 2m mutant. The structural changes and kinetic properties of wild-type WT-A1 and type 2B mutant R543Q-A1 (functional enhanced type) were studied to explore the molecular structural basis of G561S mutation leading to 2m type VWD disease. This study may provide guidance for the development of antithrombotic drugs and hemostatic drugs. In this paper, a full atomic model of three A1 structures of VWF-A1,G561S-A1,R543Q-A1 is constructed. Then, the conformation, flexibility and formation and evolution of hydrogen bond / salt bridge were investigated by MD simulation. Finally, the values of RMSF and RMSD were used to characterize the flexibility and stability of A1 domain, respectively, and other parameters, such as helical angle, hydrogen bond / salt bridge survival rate, were combined to characterize the dynamic properties of A1 domain. The differences of binding affinity between wild type and mutant A1 domain and their ligands were analyzed in order to improve our understanding of clinically observed hemostatic defects. Our molecular dynamics simulation results show that the reduced function mutation G561S does not significantly change the overall conformation of A1 domain. The mutation signal was not transmitted directly to the binding surface between G561S and its ligand GPIb 偽. The variation of the affinity of the 2m mutation was mainly regulated by the local conformation and the local kinetic properties. The functionally attenuated mutation regulates the internal hydrophobic core exposure by reducing the amplitude of 偽 2 helical pendulum motion, thus indirectly reducing its affinity to the ligand. More detailed analysis showed that the reduction of 偽 2 helical kinetic properties was further influenced by the understanding of the mutation site to the clinically observed 2 M hemostatic defect. The conformation of 尾 2- 尾 3 loop was affected by the change in the conformation of 尾 2- 尾 3. It has been shown that the pathways that regulate the movement of 偽 2 helix and N terminal are essential for the development of antithrombotic and hemostatic drugs. The results of this paper are also beneficial to us.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R543

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本文編號：2349345