發(fā)布時(shí)間：2017-12-09 14:02

  本文關(guān)鍵詞：基于分子對(duì)接的牛布氏桿菌蘇氨酰tRNA合成酶新型抑制劑的虛擬篩選及活性驗(yàn)證

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【摘要】：本論文重點(diǎn)采用同源建模(HomologyModeling)與分子動(dòng)力學(xué)模擬(Molecular Dynamics Simulation)構(gòu)建 了牛布氏桿菌(Brucella abortus)蘇氨酰tRNA合成酶(Threonyl-tRNA Synthetase)(BaThrRS)的三維結(jié)構(gòu)。接著,以牛布氏桿菌蘇氨酰tRNA合成酶為靶標(biāo),利用基于分子對(duì)接(MolecularDocking)的虛擬篩選(VirtualScreening)獲得了牛布氏桿菌蘇氨酰tRNA合成酶新型抑制劑的候選化合物。最后,購買了對(duì)應(yīng)的候選化合物,并以利用微生物抑制試驗(yàn)初步篩選、鑒定了對(duì)牛布氏桿菌,具有抑制作用的牛布氏桿菌蘇氨酰tRNA合成酶新型抑制劑。本論文的研究?jī)?nèi)容包括以下3部分:1.BaThrRS三維結(jié)構(gòu)的建立基于分子對(duì)接虛擬篩選的前提是需要靶標(biāo)的三維結(jié)構(gòu),而BaThrRS的三維結(jié)構(gòu)并未獲得解析。本研究首先在NCBI的Protein數(shù)據(jù)庫獲得了BaThrRS的氨基酸序列。接著,利用NCBI中在線blast搜索了 PDB數(shù)據(jù)庫中與BaThrRS具有高相似性的蛋白三維結(jié)構(gòu)。然后,利用Modeller9.16軟件進(jìn)行同源建模,獲得了 BaThrRS的初級(jí)三維結(jié)構(gòu)模型。接著,利用MolProbity 4.3評(píng)價(jià)該三維結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)合理性,并利用分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)BaThrRS的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 20 ns的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,獲得BaThrRS的最終三維結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,大腸桿菌蘇氨酰tRNA合成酶(EThrRS)與BaThrRS的氨基酸序列具有51%的相似性,適合用作構(gòu)建BaThrRS三維結(jié)構(gòu)的模板。BaThrRS初級(jí)三維結(jié)構(gòu)模型的Verify3D值為90.27%,ERRAT值為76.425。其Ramachandran顯示,該三維結(jié)構(gòu)模型有95.1%(623/655)氨基酸位于合適區(qū)域,98.9%(648/655)氨基酸位于可接受區(qū)域,1.07%(7/655)氨基酸位于不可接受區(qū)域。經(jīng)過20 ns的分子動(dòng)力學(xué)模擬優(yōu)化后,該模型的Verify3D值升為93.76%,ERRAT值升為85.440。其Ramachandran顯示,該三維結(jié)構(gòu)模型有92.2%(604/655)氨基酸位于合適區(qū)域,99.2%(650/655)氨基酸位于可接受區(qū)域,僅有0.76%(5/655)氨基酸位于不可接受區(qū)域。這表明經(jīng)過優(yōu)化的BaThrRS三維結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)更加合理,能夠用作靶標(biāo),進(jìn)行基于分子對(duì)接的虛擬篩選。2.BaThrRS新型抑制劑候選化合物的篩選基于分子對(duì)接虛擬篩選需要確定抑制劑在BaThrRS上的作用位點(diǎn),即對(duì)接位點(diǎn)。本研究首先利用ATP與BaThrRS進(jìn)行分子對(duì)接,找到ATP周圍的氨基酸殘基,從而,找到了 BaThrRS的活性中心。接著,將勃利霉素與BaThrRS進(jìn)行分子對(duì)接,找到特異性抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)和結(jié)合自由能。結(jié)果表明,BaThrRS的活性中心可以結(jié)合抑制劑,可被用作結(jié)合位點(diǎn)來進(jìn)行基于分子對(duì)接的虛擬篩選。勃利霉素的結(jié)合自由能為-9.7 kcal/mol比ATP的結(jié)合自由能(-9.8kcal/mol)略大。說明虛擬篩選中,候選化合物的結(jié)合自由能均需小于-9.7 kcal/mol。最后,通過虛擬篩選,得到了 99種結(jié)合自由能均不大于-11 kcal/mol的候選化合物。3.BaThrRS新型抑制劑的鑒定采用微生物抑菌圈實(shí)驗(yàn)和MIC分析方法,驗(yàn)證了先前得到的候選化合物。結(jié)果共發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的42種候選化合物種有4種化合物對(duì)布氏桿菌均具有明顯的抑制效果,說明利用本研究采用的基于分子對(duì)接的虛擬篩選的有效率約為10%。其中,E1和F4的MIC分別為1 mg/mL和0.5 mg/mL。本研究為開發(fā)防治牛布氏桿菌病的藥物奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士后
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S852.61

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本文編號(hào)：1270633