芳烃受体和配体结合特定结构域的结构预测和分析.pdfVIP

第四届全国环境化学学术大会论文集(下册) 芳烃受体与配体结合特定结构域的结构预测与分析卓 蔺远张爱茜”王连生 (污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京大学环境学院，南京210093) 摘要芳香烃受体(AhR)是一种由配体激活的转录因子，属于碱性螺旋·环·螺旋(basichelix-loop-hel的超家族 中的PAS亚家族，它能够介导芳香族化合物等环境污染物的毒性作用，但是，蛋白质数据库(PDB)中尚无 AhR的结构信息。本文采用同源模建的方法，构建了AhR配体结合区的三维模型，并利用分子对接的方法 识别AhR配体结合区和芳香族化合物结合的氨基酸残基，为涉及AhR介导的有机污染物毒性预测和毒理 研究提供了必要的依据。 关键词芳香烃受体同源模建关键氮基酸残基分子对接 0引言 芳香烃受体(AryJ Receptor，AhR)是一种由配体激活的转录因子，能够介导 Hydrocarbon 诸如TCDD这类卤族多环芳香族环境污染物的毒性作用，进而影响细胞生长、分化、代谢 等重要的生物学过程。普遍认为，AhR与配体的结合能够导致AhR构象的巨大改变，并引 发了蛋白质．配体复合体从细胞质迁移到细胞核的过程。常见的芳香烃配体包括PCDDs， PCDFs以及共平面PCBs，这些化合物都在自然环境中广泛存在。 由于AhR的高级结构尚未被解析，涉及其毒性机制的理论研究受到一定限制。近年来， 计算机辅助的基于知识的蛋白质结构预测成为蛋白质结构研究的重要工具，尤其是同源模建 法得到了广泛的认可和接型¨。本研究对mAhR的配体结合区(LigandBmdmgDomai玛LBD) 进行同源模建获得其三维空间结构，分析了其活性位点的组成和结构，并利用这一结构进行 了砧最配体结合区和小分子的对接研究，确定了复合物形成时起关键作用的氨基酸残基， 对进一步揭示AhR与配体的结合与毒性机理具有重要的意义。 l理论方法 本文采用基于空间约束条件的模建方法完成AhR配体结合区结构的同源模建，在 Modeller 9．0上完成序列同源性检索，模板选择，序列比对，生物大分子搭建，同源模建， 侧链优化等过程，并对其结构合理性进行分析。应用获得的AhR模型，使用Autodock对接 算法进行分子对接的研究，得到复合物的结构以及AhR活性位点关键氨基酸残基的信息。 2结果与讨论 2．1AhR配体结合区的三维结构模建 AhR配体结合区包含108个氨基酸，通过序列有哪些信誉好的足球投注网站得知，具有最高序列相似性的蛋白质为 HIF．2-(PDBcode：1p97)，同源性为29％。模建的AhR配体结合区三维结构如图l所示， 属于典型的PAS域结构，由5个B折叠和1个d螺旋构成，并包含一个疏水的配体结合口 袋。利用verify3d等程序对其合理性进行检查，各个残基的verify3d得分如图2所示，拉氏 图如图3所示。从图2中可以看出，所有残基得分均在0分上，表明所有氨基酸均处于合适 区域。拉氏图显示有97％的氨基酸处于结构合理区域，仅LEU287和PHE289偏差较大，但 其均远离配体结合区域。因此，本文模建的AhR．LBD结构是可靠的。 ‘国家863导向性项目(批准号：2006AA062424)．国家自然科学基金资助项目(批准号。通讯联系人 628 譬? ■^ √!、 22活性位点的确定与对接研究 使川Autodock}￥序胛AhR扣TCDD等禽卤索多环炎∞香烃进行分f对接研究，寻找』 I,EU302、PHE318、ILE319 ‘』}l【：体的结台中发挥关键忭川，订突变实验表明”f，PHE318在配体结台中起到了关键性计 Hj而与其相邻接的ILE319和ItlS320如发生突变，同样能够导致结台能的降低。 罔4中显ai了两种PCDDs奘物成 ‘jAhR配体结台区的对接结果，蓝色 配体为i，2,3，4，7，$oHxCDD，红色配体 为l，2,3，7，8．PeCDD。两种化台物的结 含位点基本致，但由于“氯取代的 配件缺少4位上的c1．其结合能较低 99 (分别为-485与一1 kcallmot)。但 1，2,3、4，6，7Ⅳ890CDD这样的多氯代 物．对接得到的结台能多为正位