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随着计算机技术、分子生物学和计算化学的发展,蛋白质的理论模拟已经成为一个重要的研究领域。本文利用同源模建、分子对接、分子动力学等手段研究了部分环境内分泌干扰物与典型受体的相互作用机制。
蛋白质三级结构由其一级序列信息决定。然而在实际中,一级序列的测定比三级结构的测定容易。在三级结构未知状况下,为了得到需要的序列的结构,可使用同源模建法构建未知结构蛋白质的三级结构。本文利用已测定结构的人的雌激素受体配体结合区结构,模建了斑马鱼和非洲爪蟾两种模式生物雌激素受体配体结合区的三级结构。由于模板序列和目标序列间的差异会影响模建的准确性,并且雌激素自身存在激动与拮抗形态的差异,选择的模板结构会对目标结构的准确性产生很大的影响。研究表明运用同源模建法构建蛋白结构时,需要从序列差异、模板结晶状况及模板构象等多个角度分析比较,选择合适的模板结构,同时要注意结构的立体化学和能量合理性,才能得到比较合理的目标结构。
芳香烃受体能够介导多种环境内分泌干扰物的毒性发挥,并且其介导过程需要配体激活。利用同源模建法构建了芳烃受体的配体结合区结构。研究发现芳烃受体的配体结合区口袋埋藏较深,并且会受到周边氨基酸较长侧链的影响,只有特定大小的化合物才可能进入芳香烃受体疏水口袋。运用分子对接的方法研究了模建获得的芳香烃受体与多种环境内分泌干扰物之间的相互作用,探讨其相互作用模式以及对结合起关键作用的氨基酸残基。
分子动力学方法可以很好的模拟大分子在真实环境中的构象变化及与配体结合的模式。将具有不同拟抗效应的雌激素配体对接入同一构象的雌激素受体配体结合区,经过2ns分子动力学模拟可以获得配体对雌激素受体构象的影响,并可以利用其对H12螺旋构象及位置的影响识别配体的拟抗效应。
雌激素与4-羟基他莫昔芬存在第二位点的结合方式,利用4.5ns分子动力学模拟了4-OHT在第二位点的结合,结果指出H11-H12螺旋间loop区构象在动力学模拟过程中可以产生较大的构象转变,从而影响了第二位点的结合方式与稳定性,表明通过实验得到的构象可能仅是H12螺旋一种局部最小的稳定构象,复合物模拟构象与通过实验获得的晶体结构存在的差异可能是氢键形成-断裂、序列差异等多种因素共同作用的的结果。