含RGD序列多肽靶向结合整合素αvβ3的分子基础研究

摘要

恶性肿瘤一直威胁着人类的生命健康，不断开发新的抗肿瘤药物靶向输送体系，提高药物的靶向性和改善治疗效果，是医学界专家们不断探索和实践的方向。整合素是一类重要的细胞黏附分子，通过其构型或表达水平的改变可以调节细胞内外的信号转导，进而影响细胞间、细胞与细胞外基质间的相互作用，并最终影响肿瘤细胞的生长、存活、分化及凋亡。整合素αvβ3是整合素家族中的重要成员之一，在肿瘤血管生成中发挥着重要作用。含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp，RGD)三肽序列的多肽可特异性地与整合素αvβ3结合，经放射性核素标记的含RGD序列多肽已广泛应用于肿瘤血管生成显像与治疗研究中。从分子水平上研究含RGD序列多肽与整合素αvβ3的相互作用机理，可以指导人们设计和开发药物载体材料，因此具有非常重要的现实意义。
　　本论文利用分子动力学的模拟方法，从原子和分子层面上研究了整合素αvβ3与含RGD序列多肽相互作用的动力学行为，探讨了含RGD序列多肽的结构与数量以及其修饰的壳聚糖对其结合整合素αvβ3机理的影响。研究结果发现:
　　1.含RGD序列多肽与整合素αvβ3的相互作用中，以残基与金属离子之间的静电作用为主导;此外，盐桥、水桥、氢键和范德华作用在结合中也起到重要的辅助作用。
　　2.由于线状含RGD序列多肽结构的灵活性和不稳定性，其与整合素αvβ3的结合能力明显弱于环状含RGD序列多肽。
　　3.含RGD序列数量的增多可以提高其与整合素αvβ3的结合概率，但也存在一定的弊端，含RGD序列多肽之间会相互作用，阻碍其与整合素αvβ3的结合，因而与整合素αvβ3的结合需要一个合适的含RGD序列多肽浓度，结果表明含RGD序列多肽与整合素αvβ3数量比为2∶1时最佳;在整合素αvβ3上存在多个与含RGD序列多肽的结合位点，因此存在两个含RGD序列多肽同时结合一个整合素αvβ3的情况。
　　4.壳寡糖链上分别修饰不同数量的环状RGDFD肽，将其靶向输送到整合素αvβ3上，当壳寡糖链上修饰2个RGDFD肽时，与整合素αvβ3靶向结合效果最佳。
　　然后在此基础上，为更接近实际实验条件，缩小体系大小，初步研究了多个环RGDFV肽与多个片段整合素αvβ3的结合作用。靶向结合的主要驱动力依然是静电作用，范德华作用起辅助作用。在100ns内，多个片段整合素αvβ3之间有轻微的聚集;同一时间，由于6个环状RGDFV肽初始位置的不同，与整合素αvβ3结合情况不同，其结合方式与单个整合素αvβ3相同。
　　上述结果有利于从分子水平上深层次理解含RGD序列多肽与整合素αvβ3的结合机理，对于拓展含RGD序列多肽的载体在肿瘤影像技术和抗肿瘤药物输送体系中的应用前景具有重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 研究背景与研究进展

1．1 引言

1．2 恶性肿瘤与血管生成

1．2．1 血管生成与肿瘤

1．2．2 抗肿瘤血管生成及其研究现状

1．3 整合素与新生血管生成

1．3．1 血管生成与整合素分子

1．3．2 整合素ανβ3在肿瘤血管生成的作用

1．4 整合素ανβ3与RGD多肽

1．4．1 整合素ανβ3

1．4．2 含RGD序列多肽

1．4．3 整合素ανβ3与含RGD序列多肽的相互作用

1．5 肿瘤靶向聚合物胶束给药系统与含RGD序列多肽

1．6 选题意义

1．7 本论文工作

参考文献

第二章 分子动力学模拟方法

2．1 引言

2．2 分子动力学模拟基础

2．2．1 基本原理

2．2．2 运动方程求解

2．2．3 常用力场

2．2．4 周期性边界条件

2．2．5 统计系综

2．2．6 温度和压力控制

2．2．7 能量最小化

2．3 分子动力学模拟的基本步骤

参考文献

第三章 含RGD序列多肽数量对其靶向结合整合素ανβ3的影响

3．1 引言

3．2 模型与建模

3．2．1 初始构型

3．2．2 力场参数的选择

3．2．3 体系构建

3．3 含RGD序列多肽靶向结合整合素ανβ3

3．4 含RGD序列多肽数量对其靶向结合整合素ανβ3的影响

3．4．1 多个线状含RGD序列多肽与整合素ανβ3的相互作用

3．4．2 多个环状RGDFV多肽与整合素ανβ3的相互作用

3．5 本章小结

参考文献

第四章含 RGD序列多肽结构对其靶向结合整合素ανβ3的影响

4．1 引言

4．2 模型与建模

4．2．1 初始构型

4．2．2 力场参数的选择

4．2．3 体系构建

4．3 不同结构含RGD序列多肽与整合素ανβ3的相互作用

4．4 本章小结

参考文献

第五章 含RGD序列多肽修饰壳寡糖对其靶向结合整合素ανβ3的影响

5．1 引言

5．2 模型与建模

5．2．1 初始构型

5．2．2 力场参数的选择

5．2．3 体系构建

5．3 不同数量环RGDFD肽修饰壳寡糖与整合素ανβ3相互作用

5．4 本章小结

参考文献

第六章 多个含RGD序列多肽与多个片段整合素ανβ3的结合机理研究

6．1 引言

6．2 模型与建模

6．2．1 初始构型

6．2．2 力场参数的选择

6．2．3 体系构建

6．3 多个环RGDFV肽与多个片段整合素ανβ3的相互作用

6．4 本章小结

参考文献

第七章 总结与展望

7．1 工作小结

7．2 展望

致谢

硕士期间成果