分子伴侣HdeA作用机制的模拟研究-制药工程专业论文.docx

摘要 摘 要 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 HdeA 作为酸性分子伴侣存在于肠道致病菌的周质空间中。当肠道致病菌进 入胃部的强酸性环境时，HdeA 由二聚体迅速解离成单体发挥分子伴侣活性，与 底物蛋白进行结合防止它们变性聚集，帮助肠道致病菌安全地到达肠道，从而引 发肠道疾病。目前，对于 HdeA 的研究还存在很多未解决的问题，包括 HdeA 在 酸性条件下的构象变化以及 HdeA 与底物蛋白之间的相互作用模式等等。我们以 此为出发点，使用分子模拟技术对这些问题作了探究。 利用恒定 pH 下的分子动力学方法（CPHMD）探究 HdeA 二聚体在不同 pH 值时的构象变化。分析酸性氨基酸质子化对 HdeA 二聚体表面稳定性的影响，发 现 D20，D43 和 D51 质子化使 HdeA 二聚体的稳定性减弱最明显。对比 HdeA 的二聚体在不同 pH 值下的二级结构，我们发现：酸性氨基酸的质子化可导致 HdeA 的螺旋结构展开， pH 值越低构象展开越明显；酸性氨基酸的质子化并不 是 HdeA 二聚体解离的主要原因。 利用分子对接和分子动力学模拟方法探究了 HdeA 与底物蛋白 DegP、SurA 之间的相互作用机制。通过 MM-PBSA 方法计算体系间的结合自由能，HdeA 与 DegP 和 SurA 的结合自由能分别为-47.34kcal/mol，-102.92kcal/mol，并且确定了 HdeA 与底物蛋白结合的主要驱动力为疏水性作用。通过分析复合物体系的作用 模式、氢键作用以及根据能量分解的结果，确定了 HdeA 与底物蛋白 DegP、SurA 结合的主要区域为疏水性区域，形成氢键的氨基酸残基主要分布在非疏水性区域， HdeA 中 L22、A23、D25、E26、L39、N40、K42、Q68、K84 以及处于 N 端和 C 端柔性较大的氨基酸残基与底物蛋白 DegP、SurA 结合时均发挥着重要的作用。 本研究首次使用分子模拟技术探究 HdeA 与底物蛋白之间的相互作用，为以后使 用实验手段探究 HdeA 与底物蛋白之间的作用机制以及设计 HdeA 抑制剂提供了 理论参考。 关键词：HdeA 分子伴侣 DegP SurA 分子对接 分子动力学 ABSTRACT HdeA is an acid stress chaperone which is located in the pathogenic enteric bacterial periplasm space. When the pathogenic enteric bacteria enter into the extremely acidic conditions of the stomach, HdeA rapidly transitions from an inactive folded dimer to a chaperone-active unfolded monomer which binds to substrate proteins and prevent their aggregation, eventually the pathogenic enteric bacteria can reach the gut safely and cause severe diseases. At present, there are many unsolved questions in HdeA, including the details of conformational changes of HdeA at different pH values and the interaction mechanism between HdeA and substrate proteins. In order to explore these questions, the molecular simulation technology was performed in the research. The constant pH molecular dynamics technology was used to explore the conformational changes of HdeA dimer at different pH values. Analysing the effect of protonation of acidic residues on the stability of the HdeA dimer interface, D20, D43 and D51 were found having the largest destabili