絮凝蛋白Flo1活性位构象变化的研究

摘要

絮凝蛋白与多糖链的相互作用导致了酵母细胞的絮凝。Flo1p是絮凝能力最强的絮凝蛋白。N-Flo1p是Flo1p的N端，位于酵母细胞表面，与酵母细胞壁上的甘露聚糖相互作用。探索絮凝蛋白-配体相互作用有助于对絮凝的调控研究。 N-Flo1p的结构形态有两种，一种是非结合态（PDB ID:4LHL），另一种是与甘露糖分子的结合态（PDB ID:4LHN）。比较两种构型发现：4LHN的活性位明显小于4LHL，说明甘露糖诱导了N-Flo1p活性位构型的变化。了解N-Flo1p活性位构型的变化过程，对于建立絮凝的模型起到至关重要的作用。然而蛋白质构象变化是一个复杂的过程，因为涉及到复杂的机制和极高的自由度。本文围绕絮凝蛋白的构象的变化过程及其对功能的影响展开了研究。 1.我们使用了不同的插值方法来产生蛋白质的中间结构。结果发现笛卡尔坐标插值不适用于处理灵活的侧链运动（如苯环翻转）；侧链转置-骨架插值无法使得侧链内部结构发生变化；内坐标插值虽然可以使得侧链内部结构逐步变化，但是中间结构的骨架发生了交叉现象。 2.提出组合型的插值方法。了解不同插值方法的优缺点之后，我们提出了BISO（Backbone Interpolation Sidechain Orientation）方法，具体来说是将内坐标插值产生的侧链与直角插值产生的骨架组装起来。对BISO方法产生的中间结构进行分析，发现这种方法产生的中间结构不会出现骨架交叉，侧链内部结构变形。在之后的结构优化，为了消除中间结构中不合理原子作用，分别制定了适用于骨架和侧链的优化方案。 3.两种构型的分子动力学模拟研究。使用AMBER14软件对4LHL和4LHN两种构型与甘露糖形成的复合物进行分子动力学模拟，发现4LHL构型只能与甘露糖分子作用6ns左右，6ns后甘露糖离开4LHL的活性位。而4LHN构型可以在50ns时间内与甘露糖稳定相互作用。分析模拟轨迹发现钙离子对稳定甘露糖起到了至关重要的作用；ASP160，ASP161两个氨基酸在甘露糖刚进入活性位中与配体作用明显；活性位的收缩使得甘露糖与LYS194，GLN94的作用变得明显。 我们希望BISO方法可以提供所有的蛋白质构象变化的初始路径，为寻找大分子蛋白质体系的构象变化路径提供帮助。

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