乙酰羟基酸合成酶(AHAS)亚基间相互作用的计算机模拟研究

摘要

乙酰羟基酸合成酶(acetohydroxyacid synthase，AHAS，EC2.2.1.6)是植物、真菌、细菌和藻类支链氨基酸(BCAA)生物合成途径中的第一个关键性的酶。它催化一分子丙酮酸与另一个丙酮酸分子或2.酮丁酸分子缩合生成乙酰乳酸或乙酰羟基丁酸的反应，该反应的产物是缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸在生物合成过程中的前体。AHAS酶的活性被抑制，将使支链氨基酸的生物合成受阻，影响组织的生长。因此，AHAS酶作为最重要的商品化除草剂靶标之一，受到了广泛的重视。
　　 ALIAS酶由两个亚基组成：催化亚基(CSU)和调控亚基(RSU)。FAD、ThDP和Mg2+是催化亚基必需的辅助因子。调控亚基与催化亚基的结合能够提高催化亚基的活性。调控亚基对活性的影响程度与除草剂所起的抑制作用相当，这意味着若催化亚基与调控亚基的相互作用受阻，AHAS酶的活性也将随之降低。因此，催化亚基与调控亚基结合的界面有可能成为潜在的除草剂靶标，靶向该界面设计化合物可能可以为开发出新型除草剂提供新的途径。
　　 本文基于生物信息学方法推测了大肠杆菌AHAS同功酶Ⅲ中对亚基相互作用具有重要作用的残基；通过同源模建得到了AHASⅢ催化亚基的结构模型；催化亚基与调控亚基相互作用的模型由FFT对接程序HEX6.1建立。我们通过蛋白-蛋白相互作用区域预测程序PPI-Pred、cons-PPISP、ProMate和SPPIDER预测了大肠杆菌AHASⅢ亚基相互作用的区域。结合上述研究结果，识别了亚基相互作用界面上的片段。通过本课题组对一些片段中的残基进行的单点突变研究及对突变型蛋白与野生型蛋白生化性质的测量及比较，在一定程度上支持了我们对AHASⅢ亚基相互作用界面的推测。