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利巴韦林中试及蛋白分子间相互作用的研究

作　者: 熊晓然
导　师: 陈蔚梅
学　校: 武汉大学
专　业: 生物物理学
关键词: 分子伴侣 GroE Rubisco 利巴韦林
分类号: Q946
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


在蛋白质与蛋白质的相互作用中，包埋面积往往在12～20平方纳米之间，涉及10～30个氨基酸残基，其相互作用要求蛋白质接触表面界面形状互补，但是对结合起决定性作用的往往只是其中的3～4个残基。 本文选取了大肠杆菌分子伴侣GroE系统的大小两个蛋白亚基GroEL和GroES，根据其在蛋白质数据库（Brookhaven PDB）中的晶体结构数据，分析了GroEL顶端区域在其靶蛋白和GroES结合前后结构与功能的关系，讨论了GroEL的结构转变对其中心通道可及性和疏水特性的影响。将蛋白质表面残基的可及性和该残基的疏水特性相结合，定义了一个参数Φ，并用此方法分析了GroEL和GroES相互作用的3个氨基酸，得到了很好的结果。在此基础上，进一步用SwissPDBViewer对GroEL的核酸结合口袋进行了分析，结果表明活性中心与ADP磷酸键结合的残基Thr30可能与能量的传递有关。 植物Rubisco是研究分子伴侣相互作用的一个最常用的模型底物。无论是Ⅰ型还是Ⅱ型Rubisco在装配时都需要GroE7和GroE14的协助。因此，在上述工作的基础上，本文通过对与不同配基结合的植物Rubisco复合物的重叠比较，分析了造成Rubisco活性差异的原因是由于其中一段Loop6环序列所造成的：金属离子与活性中心的结合会造成活性中心巨大的结构变化。进一步用SwissPDBViewer模拟不同配基的植物Rubisco活性中心与此Loop环的氢键相互作用，结果表明有3个赖氨酸残基与Rubisco是否处于活性状态密切相关，这些残基的结构变化对分子设计可能有重要的参考价值。 此外，本文还进行了利巴韦林的中试研究。

全文目录


中文摘要  3-5
英文摘要  5-13
前言  13-28
  一、 利巴韦林相关背景知识  13
    1 利巴韦林简介  13
    2 利巴韦林的合成方法  13
  二、 黄嘌呤脱氢酶的作用  13-15
  三、 分子伴侣GroE简介  15-20
    1 GroE的结构  16-17
    2 GroE的功能  17
    3 GroE的作用底物  17-18
    4 GroE的作用机理  18-20
    5 GroE研究前景  20
  四、 植物Rubisco简介  20-24
    1 Rubisco的类型  21
    2 Rubisco的结构与功能  21-23
    3 Rubisco的研究前景  23-24
  五、 疏水作用力和可及性与蛋白质分子相互作用的关系  24-26
  六、 本课题组研究进展  26-28
    1 实验方面  26-27
    2 理论方面  27-28
材料和方法  28-37
  一、 材料和仪器  28-29
    1 菌种  28
    2 培养基  28
    3 主要仪器  28-29
  二、 利巴韦林制备方法  29-30
    1 发酵条件  29
    2 发酵生长曲线测定  29
    3 酶源制备  29
    4 底物反应  29-30
    5 产物的分析测定  30
    6 利巴韦林转化率计算  30
  三、 结构分析数据获取  30-32
    1 PDB简介  30
    2 PDB数据库的使用方法  30-31
    3 蛋白质原子坐标的获取  31-32
    4 计算脚本的获取  32
    5 Swiss-PDBViewer简介  32
  四、 方法  32-37
    1 可及性的定义  32-33
    2 可及自由能的定义  33
    3 参数Φ的定义  33-34
    4 Swiss-PDBViewer的相关功能介绍  34-36
    5 程序原理  36-37
计算和模拟  37-46
  一、 GroE的相关可及性计算  37-40
    1 GroEL顶端结构域的总体可及性  37
    2 GroEL顶端结构域二级结构的可及性  37-38
    3 与多肽结合之后的GroEL顶端结构域总体可及性  38
    4 GroEL顶端结构域突变后的总体可及性  38
    5 GroEL顶端区域多肽结合位点的可及性  38-39
    6 与多肽结合之后的GroEL顶端区域多肽结合位点可及性  39
    7 与GroES结合之后的GroEL顶端区域多肽结合位点可及性  39
    8 GroES长环结构的可及性  39
    9 GroEL-GroES复合物中GroES长环结构的可及性  39-40
  二、 GroE相关可及自由能的计算  40
    1 GroEL顶端结构域二级结构的可及自由能  40
    2 GroES长环结构的可及自由能  40
  三、 GroE相关Φ值的计算  40-41
    1 GroEL顶端区域多肽结合位点对应Φ值  40-41
    2 GroES长环结构对应Φ值  41
  四、 GroE中心通道的变化  41
    1 GroES结合之前的中心通道  41
    2 GroES结合之后的中心通道  41
  五、 GroE中相互作用关系的Swiss-PDBViewer分析  41-42
    1 GroEL顶端区域多肽结合位点与多肽之间的相互作用  42
    2 GroEL顶端区域多肽结合位点与GroES之间的相互作用  42
  六、 GroE能量传递机制的研究  42-43
    1 GroE在分子伴侣作用过程中的能量传递  42-43
    2 复合物中GroEL赤道区域核酸结合口袋(cis环)  43
    3 单独GroEL赤道区域核酸结合口袋  43
    4 复合物中GroEL赤道区域核酸结合口袋(trans环)  43
  七、 植物Rubisco的结构重叠比较  43
  八、 Ⅰ型Rubisco活性中心残基的氢键作用  43-44
    1 对Rubisco的活性状态起关键作用的残基  43-44
    2 对Rubisco的活性状态不起关键作用的残基  44
  九、 植物Rubisco的相关可及性计算  44-45
    1 不同活性Rubisco中底物可及性的计算  44
    2 不同活性Rubisco中金属离子可及性的计算  44
    3 Ⅱ型Rubisco活性位点可及性计算  44-45
  十、 Ⅰ型Rubisco活性中心残基突变  45
  十一、 Rubisco活性中心其他参数比较  45-46
结果和分析  46-70
  一、 利巴韦林中试结果  46-47
    1 乙酰短杆菌CF51发酵生长中的混沌现象  46-47
    2 利巴韦林中试结果  47
  二、 本课题技术的优点和效果  47-48
  三、 固定化细胞专利的结果  48
  四、 GroE相关可及性分析和讨论  48-50
    1 GroEL顶端结构域的整体可及性变化趋势  48-49
    2 GroEL顶端结构域二级结构的可及性特征  49
    3 GroEL顶端结构域的突变分析  49-50
    4 GroEL顶端区域多肽结合位点分析  50
    5 GroES长环结构的可及性分析  50
  五、 GroE相关可及自由能的分析讨论  50-52
    1 GroEL顶端结构域二级结构的可及自由能  50-52
    2 GroES长环结构的可及自由能分析  52
  六、 GroE相关Φ值分析  52-54
    1 GroEL顶端区域多肽结合位点对应Φ值分析  52-53
    2 GroES长环结构对应Φ值分析  53-54
  七、 GroE中心通道的变化分析  54-55
  八、 GroE中相互作用关系的Swiss-PDBViewer分析  55-58
    1 GroEL顶端区域多肽结合位点与多肽之间的相互作用  55-57
    2 GroEL顶端区域多肽结合位点与GroES之间的相互作用  57-58
  九、 GroE能量传递机制的研究  58-60
    1 GroEL赤道区域核酸结合口袋的残基及其相互作用  58
    2 GroEL赤道区域核酸结合口袋的刚性骨架和能量传递机制  58-60
  十、 植物Rubisco的结构重叠比较分析  60-62
    1 菠菜Rubisco1RBO与1RXO的结构重叠比较分析  60-61
    2 菠菜Rubisco1RBO与8RUC的结构重叠比较分析  61-62
  十一、 Ⅰ型Rubiseo活性中心残基的氢键作用  62-66
    1 对Rubisco的活性状态起关键作用的残基分析  62-65
    2 对Rubisco的活性状态不起关键作用的残基分析  65-66
  十二、 植物Rubisco的相关可及性比较分析  66-67
    1 不同活性Rubisco中底物可及性的比较  66
    2 不同活性Rubisco中金属离子可及性的分析  66
    3 Ⅱ型Rubisco活性位点可及性分析  66-67
  十三、 Ⅰ型Rubisco活性中心残基突变分析  67-68
  十四、 Rubisco活性中心其他参数分析  68-70
讨论  70-73
  一、 本文得到的结果  70-71
  二、 对今后工作的设想  71-73
参考文献  73-85

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生物化学
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