不同构象状态HIV-1 gp120分子运动特征及构象转换能力研究

人类免疫缺陷病毒HIV-1包被蛋白gp120通过与宿主细胞表面受体CD4和辅助受体CCR5/CXCR4发生相互作用而侵染细胞.CD4结合状态的HIV-1gp120核心与CD4结合前状态的SIVgp120核心结构已经被X射线晶体衍射技术所测定.但是,静态的晶体结构不足以阐明gp120动态结构特征及其构象转化能力.用同源模建技术构建不同功能状态的gp120结构模型并用CONCOORD模拟方法生成它们的结构装配体,最后利用本质动力学算法提取、分析前4个本征向量所描述的分子运动特征.结果表明,gp120的主要运动模式表现为内部结构域、外部结构域、桥片层以及V3环之间的旋转/扭曲、绕曲/关闭、延长/压缩运动或这些运动方式的组合,这些运动模式与受体结合以及HIV-1病毒免疫耐受性有关.进一步利用本质亚空间重叠算法评估gp120不同构象间的相互转换能力,结果表明,CD4结合前状态(unliganded)gp120向复合物状态(CD4-complexed)转化的能力强于向移除CD4复合物状态(CD4-free)转化的能力,而CD4-freegp120比CD4-complexed gp120具有更强的向结合前状态转化的能力.本研究揭示了gp120动态结构与功能的关系,并为抗HIV药物设计提供了参考和帮助.