分化抑制蛋白ID和HIV-1整合酶抑制剂的结构分子生物学研究

来源 :军医进修学院 解放军总医院 解放军医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:saif108
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第一部分  目的:分化抑制蛋白(Id)家族在细胞增殖、分化、以及肿瘤发生进展过程中均有重要作用。本研究对该家族蛋白的N端序列进行保守性结构分析并构建其基因突变体。  方法:应用ClustalX(1.81)软件对Id蛋白家族中三个成员(Id1-3)的N端序列进行同源性分析;Swiss-PdbViewer3.7(SP5)软件模拟高同源区域中关键性氨基酸突变前后的三维结构模型;以PCR方法将突变点引入Id序列,通过重叠PCR方法扩增出全长编码序列;酶切与测序确证突变序列的准确性。  结果:Id1-3蛋白的N端存在一个由11个氨基酸形成的高度保守的旋转-螺旋(Loop-Helix)结构,将其中最保守的丝氨酸与亮氨酸分别突变为甘氨酸与缬氨酸;成功构建包含突变Id基因序列的pGEX原核表达载体。  结论:本研究在Id1-3蛋白N端识别了一个保守的Loop-Helix结构,为深入研究其协同的功能特征提供了结构依据;构建的突变其中的丝氨酸表达载体为研究Id蛋白磷酸化修饰和功能奠定基础。  第二部分  目的:儿茶素家族化合物作为一种毒副作用小、价格低廉的天然化合物,已显示出对艾滋病毒的抑制效果,但其抑制机理仍不明确。本研究探讨儿茶素家族化合物对于HIV-1整合酶的抑制效果,初步阐明该家族化合物对艾滋病毒的抑制机理。  方法:采用ELISA实验方法检测四种带有没食子酰基的儿茶素对于HIV-1整合酶的抑制力。将这四种儿茶素按照等比例混合,检测它们协同抑制的效果,同时选择一种无没食子酰基的儿茶素EC作为对照。采用分子对接的计算机模拟方法研究没食子酰基的儿茶素对于HIV-1整合酶的抑制机理。  结果:通过ELISA实验方法,发现四种含有没食子酰基的儿茶素,包括Catechingallate(CG),表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechingallate,EGCG),Gallocatechingallate(GCG),和表儿茶素没食子酸酯(Epicatechingallate,ECG)对HIV-1整合酶有显著的抑制效果。通过分子对接的研究发现,当HIV-1整合酶没有结合病毒DNA的时候,这四种儿茶素会结合在Tyr143和Gln148氨基酸上,因此改变了整合酶环状结构(Gly140-Gly149)的柔韧性,从而降低了整合酶的活性。此外,当整合酶与病毒DNA结合上之后,这四种儿茶素可以结合在整合酶与病毒DNA之间,从而干扰其整合效率。并且,这四种儿茶素具有很高的协同抑制效果,通过ELISA实验方法测定的四种药物的混合物对整合酶的半数抑制浓度(IC50=0.1μmol/L)优于已用于临床的整合酶抑制剂raltegravir。  结论:发现四种含没食子酰基(CG、EGCG、GCG,ECG)的儿茶素对HIV-1整合酶有显著的抑制效果,其作用机制为儿茶素结合在Tyr143和Gln148氨基酸上,改变整合酶环状结构(Gly140-Gly149)的柔韧性,从而降低整合酶的活性。四种儿茶素具有很高的协同抑制效果,其混合物对整合酶的半数抑制浓度为(IC50=0.1μmol/L),表明含没食子酰基的儿茶素有望成为一种新的HIV-1整合酶抑制剂。  第二部分:  目的:分化抑制蛋白(Id)家族在细胞增殖、分化、以及肿瘤发生进展过程中均有重要作用。对该家族蛋白的N端序列进行保守性结构分析并构建其基因突变体。  方法:应用ClustalX(1.81)软件对Id蛋白家族中三个成员(Id1-3)的N端序列进行同源性分析;Swiss-PdbViewer3.7(SP5)软件模拟高同源区域中关键性氨基酸突变前后的三维结构模型;先用PCR方法将突变点引入Id序列,再通过重叠PCR方法扩增出全长编码序列;酶切与测序确证突变序列的准确性。  结果:Id1-3蛋白的N端存在一个由11个氨基酸形成的高度保守的旋转-螺旋(Loop-Helix)结构,将其中最保守的丝氨酸与亮氨酸分别突变为甘氨酸与缬氨酸;将突变后的Id基因序列重组到pGEX原核表达载体中。  结论:本研究在Id1-3蛋白N端识别了一个保守的Loop-Helix结构,为深入研究其协同的功能特征提供了结构依据;突变其中的丝氨酸为研究Id蛋白潜在的磷酸化修饰及相应功能特征的改变奠定了基础。  第三部分:  目的:儿茶素家族化合物作为一种毒副作用小,价格低廉的天然化合物已经体现出了对艾滋病毒的抑制效果,但其抑制机理仍不明确。为此研究了儿茶素家族化合物对于HIV-1整合酶的抑制效果,阐述了该家族化合物对艾滋病毒的抑制机理。  方法:我们采用了ELISA实验方法检测四种带有没食子酰基的儿茶素对于HIV-1整合酶的抑制力。并且我们还将这四种儿茶素按照等比例混合,检测它们协同抑制的效果。此外,我们选择了一种最主要的不带没食子酰基的儿茶素EC,作为对照。我们还采用了分子对接的计算机模拟方法研究了带有和不带有没食子酰基的儿茶素对于HIV-1整合酶的抑制机理。  结果:通过ELISA实验方法,发现四种含有没食子酰基的儿茶素,包括Catechingallate(CG),表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechingallate,EGCG),Gallocatechingallate(GCG),和表儿茶素没食子酸酯(Epicatechingallate,ECG)对HIV-1整合酶有显著的抑制效果。通过分子对接的研究发现,当HIV-1整合酶没有结合病毒DNA的时候,这四种儿茶素会结合在Tyr143和Gln148氨基酸上,因此改变了整合酶环状结构(Gly140-Gly149)的柔韧性,从而降低了整合酶的活性。此外,当整合酶与病毒DNA结合上之后,这四种儿茶素可以结合在整合酶与病毒DNA之间,从而干扰其整合效率。并且,这四种儿茶素具有很高的协同抑制效果,通过ELISA实验方法测定的四种药物的混合物对整合酶的半数抑制浓度(IC50=0.1μmol/L)优于已用于临床的整合酶抑制剂raltegravir。  结论:发现四种含有没食子酰基的儿茶素,包括CG、EGCG、GCG,ECG对HIV-1整合酶有显著的抑制效果。其作用机制为四种儿茶素结合在Tyr143和Gln148氨基酸,改变了整合酶环状结构(Gly140-Gly149)的柔韧性,从而降低整合酶的活性。四种儿茶素具有很高的协同抑制效果,其混合物对整合酶的半数抑制浓度为(IC50=0.1μmol/L),表明有没食子酰基的儿茶素有望成为新的一族HIV-1整合酶抑制剂。
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