【摘要】：近年來,由于器官移植病例的大量增加、癌癥的化學治療和廣譜抗生素的大量使用等原因,真菌感染風險逐年增加,已成為許多疾病致死的主要原因。同時,抗真菌藥物的大量使用也使得真菌的耐藥性日益增強,為臨床治療帶來了極大的挑戰(zhàn)。而ABC轉(zhuǎn)運蛋白能夠?qū)⒍喾N藥物外排出細胞,是真菌多藥耐藥性的主要原因,也是導致藥物治療效果下降的主要原因。目前,真菌轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運機制還不是很清楚,也為藥物設計增加了難度。在本論文中,我們把酵母跨膜蛋白Pdr5p作為研究對象。酵母Pdr5p蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上與白色念珠菌以及哺乳動物藥物耐受相關的ABC轉(zhuǎn)運蛋白都有較高的相似性,是比較理想的研究對象。而且有研究證明跨膜螺旋末端特定位點的突變會使Pdr5p失去轉(zhuǎn)運活性。根據(jù)合作實驗室的結(jié)果,新發(fā)現(xiàn)了兩個突變——E574K和E580K,能夠在不破壞Pdr5p表達、膜定位和ATP酶活性的情況下,使酵母對多個藥物敏感性顯著增加。為了進一步解釋現(xiàn)象背后的原理,我們借助生物信息學工具(分子對接)模擬了蛋白質(zhì)與藥物分子的結(jié)合。發(fā)現(xiàn)E574K突變會破壞Pdr5p與底物間的氫鍵和靜電相互作用力,干擾底物與受體活性位點的結(jié)合；而E580K突變可能是通過干擾底物被Pdr5p識別的過程,使底物進出轉(zhuǎn)運通道受阻。E574和E580都在TMH2上,證明TMH2在藥物外排過程中發(fā)揮著重要作用。生物學的實驗方法和生物信息學的計算方法基于不同的研究條件和策略,他們可以很好的互補。而且近年來隨著各自技術的發(fā)展,兩種方法的交叉越來越多。計算可以為實驗節(jié)約成本和時間,實驗可以修正和優(yōu)化計算方法和策略。兩種方法的結(jié)合使用不僅能夠幫助我們更好地理解一些生物學問題,更可以為合理藥物設計提供指導,有著廣闊的應用前景。
[Abstract]:In recent years, the risk of fungal infection has increased year by year because of the increase of organ transplantation cases, chemotherapy of cancer and extensive use of broad-spectrum antibiotics, which has become the main cause of death of many diseases. At the same time, the extensive use of antifungal drugs also makes the drug resistance of fungi increasing day by day, which brings great challenges to the clinical treatment. ABC transporter is the main reason of drug resistance and the main reason of drug treatment. At present, the mechanism of fungal transporter transport is not very clear, which makes drug design more difficult. In this thesis, we studied yeast transmembrane protein Pdr5p. Yeast Pdr5p protein has high similarity in structure and function with Candida albicans and mammalian drug resistance-related ABC transporter, which is an ideal research object. Moreover, some studies have shown that transmembrane helical terminal specific site mutation may cause Pdr5p to lose its transport activity. Two new mutations, E574K and E580K, were found according to the results of co-laboratory, which could significantly increase the sensitivity of yeast to many drugs without destroying Pdr5p expression, membrane localization and ATP enzyme activity. To further explain the underlying principles of the phenomenon, we use bioinformatics tools (molecular docking) to simulate the binding of proteins to drug molecules. It was found that the E574K mutation would destroy the hydrogen bond and electrostatic interaction between Pdr5p and substrate and interfere with the binding of substrate to receptor active site. The E580K mutation may be caused by interfering the substrate to be recognized by Pdr5p, which obstructs the transport channel of the substrate. E574 and E580 are both on TMH2, which indicates that TMH2 plays an important role in drug efflux. Experimental methods of biology and computational methods of bioinformatics can complement each other well based on different research conditions and strategies. In recent years, with the development of their respective technologies, the two methods are more and more intersected. The calculation can save the cost and time of the experiment, and the experiment can modify and optimize the calculation method and strategy. The combination of the two methods can not only help us understand some biological problems better, but also provide guidance for rational drug design.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R91

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本文編號：2306299