蛋白質(zhì)別構(gòu)位點(diǎn)識(shí)別方法發(fā)展及機(jī)制研究.pdf

1、別構(gòu)調(diào)節(jié)是一種通過(guò)調(diào)節(jié)分子結(jié)合到蛋白活性位點(diǎn)以外的別構(gòu)位點(diǎn)進(jìn)行蛋白功能調(diào)節(jié)的方式。由于別構(gòu)位點(diǎn)相對(duì)活性位點(diǎn)多樣性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)結(jié)合蛋白別構(gòu)位點(diǎn)的小分子藥物具有選擇性高，毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)，這已成為國(guó)際各大醫(yī)藥公司新發(fā)展方向。然而，當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的蛋白別構(gòu)位點(diǎn)主要來(lái)源于實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)發(fā)現(xiàn)，缺乏合理識(shí)別方法，并且別構(gòu)小分子的調(diào)控機(jī)制常不明確，這嚴(yán)重影響了蛋白別構(gòu)利用和相關(guān)小分子的藥物開(kāi)發(fā)。
　　本論文第一部分利用生物信息學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的基本方法與技術(shù)，發(fā)

2、展了新的別構(gòu)位點(diǎn)識(shí)別方法：論文第二章介紹了一種全新的別構(gòu)位點(diǎn)識(shí)別方法Allosite，我們對(duì)蛋白表面進(jìn)行口袋探測(cè)，并從中提取別構(gòu)位點(diǎn)和非別構(gòu)位點(diǎn)的屬性特征，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法SVM構(gòu)建別構(gòu)位點(diǎn)與非別構(gòu)位點(diǎn)的分類(lèi)模型。第三章中，我們構(gòu)建了別構(gòu)位點(diǎn)研究基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包含核心數(shù)據(jù)集和結(jié)構(gòu)差異數(shù)據(jù)集兩部分，核心數(shù)據(jù)集收集了目前已知的所有蛋白別構(gòu)位點(diǎn)，結(jié)構(gòu)差異數(shù)據(jù)集是在核心數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上去除冗余信息后重新整理得到，這兩個(gè)數(shù)據(jù)集能夠?yàn)閯e構(gòu)位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

3、和別構(gòu)機(jī)制研究提供巨大的便利。第四章中，我們首先開(kāi)發(fā)了基于探針微擾的別構(gòu)位點(diǎn)識(shí)別方法，通過(guò)考察探針?lè)肿訉?duì)蛋白動(dòng)力學(xué)變化的影響發(fā)現(xiàn)別構(gòu)位點(diǎn)。再綜合該方法與基于特征的別構(gòu)位點(diǎn)識(shí)別方法構(gòu)建了準(zhǔn)確性更高、解釋性更好的別構(gòu)位點(diǎn)識(shí)別工具。
　　第二部分中，我們以ATP為例對(duì)別構(gòu)小分子的別構(gòu)調(diào)控機(jī)制進(jìn)行研究。三磷酸腺苷（ATP）是一種細(xì)胞內(nèi)天然核苷酸輔酶，被認(rèn)為是一種在所有生物體中必不可少的普通能量來(lái)源。最近，ATP別構(gòu)結(jié)合位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)可能預(yù)示著

4、ATP還能夠作為別構(gòu)調(diào)節(jié)劑行使更多功能。我們通過(guò)構(gòu)象分析發(fā)現(xiàn)ATP在水溶液環(huán)境中主要存在壓縮型和伸展型兩種構(gòu)象狀態(tài)。ATP分子在底物位點(diǎn)時(shí)采用伸展型結(jié)合構(gòu)象，而別構(gòu)ATP分子采用伸展型或壓縮型構(gòu)象。兩種不同的構(gòu)象形式可能導(dǎo)致ATP在細(xì)胞信號(hào)中行使不一樣的功能。此外我們還首次研究了ATP進(jìn)入別構(gòu)位點(diǎn)和底物位點(diǎn)的路徑。從研究中表明，ATP更容易與底物位點(diǎn)相結(jié)合。別構(gòu)機(jī)制研究表明，ATP的腺苷和三磷酸部位均可以引發(fā)蛋白內(nèi)別構(gòu)信號(hào)傳遞從而影響底