探讨结构点突变对胱抑素结构及淀粉样聚集特性影响分子动力学

论文导读：
摘要：胱抑素的淀粉样突变体在人体内发生淀粉样聚集后，会引起脑淀粉样血管病和阿尔茨海默病。其聚集的分子机制与胱抑素单体通过结构域交换形成稳定的二聚体密切相关。但是，迄今为止，有关胱抑素淀粉样突变体的单体如何通过构象转换形成二聚体的机制一直缺乏足够的实验论证。本探讨基于前期的生化和细胞水平的探讨成果，利用分子动力学模拟的策略，探讨点突变对胱抑素结构及淀粉样聚集特性的影响。对突变体I66Q的模拟结果表明，与野生型胱抑素相比，其构象发生显著变化，稳定性显著降低。其中AS、loop区域以及α-β界面的变化最显著，其结构更加灵活。这些变化使得胱抑素整体结构变得松散，AS区域与β区域的张口变大，处于伸展状态，作用力减弱，由此更易诱导参与结构域交换的两个亚结构域分开。对I66Q/I108T的模拟结果表明，I108T对I66Q起着推动作用，其中AS、loop、hepx1变化更加显著，结构中疏水核心面积增大，整体结构疏散，AS区域的hepx2基本全部解螺旋为coil结构，AS区域和β区域的张口几乎全部打开，相互作用力严重减弱，极易发生结构域交换。随后的探讨发现，Val55位点突变V55D、V55N对I66Q突变体都有一定的稳定作用，但V55N突变体的稳定作用更为显著。这种稳定作用的分子机制主要体现在V55D、V55N点突变增强了cC的55位残基的稳定性，以而进一步稳定了Loop1、β2-β3以及α2-hepx。而55位残基稳定性的不同是由不同突变体形成的氢键数量来决定的，其中55位残基与Gln53形成的氢键可能发挥着最重要的作用。另外我们也发现，V55D、V55N两种突变体对I66Q疏水核心都有显著的稳定作用，并伴随着疏水核心氢键的轻微增加，进而增强了I66Q单体的稳定性。上面陈述的探讨结果不仅有助于在论述上解释点突变影响cC单体稳定性和分子间聚集的分子机制，对于深入探讨胱抑素结构域交换的分子机制也具有重要的推动作用。另外，本探讨中所采取的探讨策略，为其它蛋白质错误折叠引起的蛋白质淀粉样聚集疾病的分子机制探讨提供了一个新的思路。关键词：胱抑素论文点突变论文分子动力学模拟论文结构域交换论文结构稳定性论文
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ABSTRACT5-10
引言10-19
0.1 淀粉样蛋白沉积疾病10-11
0.2 脑淀粉样血管病与人胱抑素 C11-12
0.3 人胱抑素 C 的结构及性质12-14
0.4 人胱抑素 C 的突变体及其聚集致病机制14-16
0.5 鸡胱抑素突变体及特性16
0.6 胱抑素的分子动力学模拟探讨进展16-18
0.7 探讨目的和作用18-19
第一章 AS 区域在 cC 淀粉样突变体 I66Q 中的作用机制19-31

1.1 材料与策略19-22

1.1 cC 突变体 I66Q 单体模型的构建19-20

1.2 分子动力学模拟软件20

1.3 分子对接20

1.4 分子动力学平衡模拟的步骤20-21

1.5 轨迹浅析21

1.6 论述模型和计算21

1.7 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和免疫印迹法21-22

1.2 实验结果与讨论22-29

1.2.1 二级结构含量浅析22-23

1.2.2 疏水核心浅析23

1.2.3 AS 结构变化浅析23-24

1.2.4 AS 区域与疏水核心的相互作用浅析24-25

1.2.5 AS 区域变化对单体分子间作用的影响25-27

1.2.6 独立的论述模型对 cC 的构象转换结构域的预测27-28

1.2.7 细胞内和细胞外环境对 cC 二聚体形成的影响28-29

1.2.8 cys71 和 cys81 间的二硫键浅析29

1.3 本章小结29-31

第二章 cC 的 I66Q/I108T 双突变体的结构及动力学特性31-36

2.1 材料与策略31-32

2.

1.1 cC 突变体 I66Q/I108T 单体模型的构建31

2.

1.2 分子动力学模拟软件31

2.

1.3 分子动力学平衡模拟的步骤31-32

2.

1.4 轨迹浅析32

2.2 实验结果与讨论32-34

2.1 I66Q/I108T 双突变体对鸡胱抑素论文导读：

蛋白整体稳定性的影响32-33

2.2 I66Q/I108T 双突变体的二级结构浅析33-34

2.3 I66Q/I108T 双突变体的疏水核心浅析34

2.3 本章小结34-36

第三章 Val55 位点突变对 cC 突变体 I66Q 结构稳定性影响36-42

3.1 材料与策略36-37

3.1.1 cC 突变体 V55D/I66Q 与 V55N/I66Q 单体模型的构建36
3.

1.2 分子动力学模拟软件36-37

3.

1.3 分子动力学平衡模拟的步骤37

3.

1.4 轨迹浅析37

3.2 实验结果与讨论37-41
3.2.1 V55N 和 V55D 点突变对 cC I66Q 整体稳定性的影响37-38
3.

2.2 胱抑素二级结构、结构比较浅析38

3.

2.3 不同 cC 突变体中 V55 位残基稳定性的比较38-40

3.2.4 V55N 和 V55D 点突变对 cC I66Q 突变体疏水核心的影响40-41

3.3 本章小结41-42

结论与展望42-44
致谢44-45
参考文献45-48
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况48-49