【摘要】：變構(gòu)調(diào)節(jié)是快速、有效的蛋白功能調(diào)節(jié)方式。變構(gòu)調(diào)節(jié)劑結(jié)合到變構(gòu)位點(diǎn)誘導(dǎo)蛋白構(gòu)象變化,導(dǎo)致蛋白功能變化。小分子變構(gòu)調(diào)節(jié)劑,因結(jié)合在變構(gòu)位點(diǎn),變構(gòu)藥物具有高選擇性、低毒性的優(yōu)勢(shì)。大分子變構(gòu)調(diào)節(jié)劑如蛋白質(zhì),通過(guò)蛋白-蛋白相互作用,在細(xì)胞代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中通過(guò)變構(gòu)效應(yīng)發(fā)揮重要功能。因此,充分利用變構(gòu)調(diào)節(jié)成為藥物靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)以及藥物研發(fā)的重要策略。本文第一部分通過(guò)計(jì)算生物學(xué)方法,建立第三版變構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)變構(gòu)概念和機(jī)制加深理解,為后續(xù)變構(gòu)藥物設(shè)計(jì)和變構(gòu)靶點(diǎn)識(shí)別提供理論基礎(chǔ)和研究工具。第二部分通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)、藥物設(shè)計(jì)學(xué)等方法,識(shí)別胰腺癌中全新藥物靶標(biāo)及建立變構(gòu)藥物篩選體系,為胰腺癌治療提供新策略。胰腺癌是一種消化道惡性腫瘤。胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)占其90%,是預(yù)后最差的惡性腫瘤之一。實(shí)驗(yàn)和臨床數(shù)據(jù)揭示胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶(PI3K)和鈣傳感器鈣調(diào)蛋白(CaM)調(diào)節(jié)KRas,對(duì)PDAC形成起重要作用。另外,變構(gòu)蛋白SIRT3是一種主要存在于線粒體的去乙酰化酶,是胰腺癌中一個(gè)重要藥物靶標(biāo)。第二章中,本文發(fā)現(xiàn)胰腺癌中基于KRas/PI3Kα/CaM三元復(fù)合物的全新藥物靶標(biāo),精確闡明PI3Kα/CaM通過(guò)變構(gòu)相互作用,協(xié)調(diào)KRas,誘導(dǎo)PDAC形成的機(jī)制。PI3K由調(diào)節(jié)亞基p85和催化亞基p110構(gòu)成。采用核磁共振方法作為主要手段,發(fā)現(xiàn)PI3Kαp85的cSH2結(jié)構(gòu)域能夠特異性結(jié)合CaM,兩者在結(jié)合過(guò)程中發(fā)生較大程度構(gòu)象變化,存在變構(gòu)相互作用并可能存在多個(gè)相互作用模式。在胰腺癌中,PI3K p85的SH2結(jié)構(gòu)域與CaM相互作用,通過(guò)該相互作用消除了p85調(diào)節(jié)亞基對(duì)p110催化亞基的自抑制,并結(jié)合KRas突變后的持續(xù)激活作用,導(dǎo)致PI3K過(guò)度激活,促進(jìn)細(xì)胞增殖,誘發(fā)胰腺癌。第三章中,在胰腺癌中靶向變構(gòu)蛋白SIRT3,建立藥物篩選系統(tǒng)并進(jìn)行變構(gòu)藥物篩選。利用SIRT3去乙�；δ芤约坝坞x熒光基團(tuán)香豆素能在360nm波長(zhǎng)下被激發(fā),發(fā)射460nm波長(zhǎng)熒光的原理。通過(guò)對(duì)底物、輔酶、蛋白濃度條件摸索,建立了高效穩(wěn)定的反應(yīng)體系,用于后續(xù)小分子調(diào)節(jié)劑的篩選。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R735.9
【圖文】：

圖 1. 變構(gòu)蛋白在不同種屬以及不同蛋白種類中的分布[16]Figure 1. allosteric protein distribution in various organisms and protein species[16]1.1 小分子-蛋白相互作用中的變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)蛋白的鑒定，即是變構(gòu)位點(diǎn)的識(shí)別，也就是探索能夠影響活性位點(diǎn)功能的位點(diǎn)。 般來(lái)說(shuō)，蛋白活性位點(diǎn)區(qū)域的殘基比較保守，并且具有較高同源性，非常容易識(shí)別，比如: Kras 蛋白的 GTP 結(jié)合位點(diǎn)[17]、Sirt 3 的催化位點(diǎn)[18]等。而變構(gòu)位點(diǎn)的殘基則具有多樣性，即使在同 個(gè)蛋白質(zhì)家族中，每個(gè)亞型的變構(gòu)位點(diǎn)也不同[19, 20]。變構(gòu)調(diào)節(jié)劑和活性位點(diǎn)調(diào)節(jié)劑相比，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。首先，變構(gòu)位點(diǎn)具有很高的多樣性，使得結(jié)合變構(gòu)位點(diǎn)的小分子具有高選擇性; 其次，變構(gòu)調(diào)節(jié)

蛋白-蛋白相互作用可以被變構(gòu)調(diào)節(jié)劑調(diào)控, 變構(gòu)調(diào)節(jié)劑結(jié)合在遠(yuǎn)離蛋白-蛋白相互作用界面的位點(diǎn)，影響蛋白復(fù)合物的形成[35]。如鈣調(diào)蛋白（calmodulin，CaM），是體內(nèi)重要的鈣離子感應(yīng)器，通過(guò)與其靶蛋白結(jié)合，其復(fù)合物在多種生理功能中發(fā)揮重要的作用[36, 37]，鈣離子是鈣調(diào)蛋白的變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。鈣調(diào)蛋白與其配體蛋白結(jié)合呈現(xiàn)鈣依賴的行為，即鈣離子存在的情況下，才能夠發(fā)生相互作用[35]。2. 蛋白-蛋白相互作用研究概述蛋白質(zhì)在細(xì)胞生物過(guò)程中發(fā)揮重要作用，包括基因表達(dá)、細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、形態(tài)學(xué)、運(yùn)動(dòng)性、細(xì)胞間通訊和凋亡。細(xì)胞要時(shí)刻應(yīng)對(duì)無(wú)數(shù)外界刺激，因此蛋白

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