基于TCGA数据库和蛋白-蛋白对接分析DMGDH在肾透明细胞癌组织中的表达及临床意义

目的:本研究旨在明确二甲基甘氨酸脱氢酶(DMGDH)基因在泛癌中的表达情况及与患者预后的相关性,并探讨DMGDH在肾透明细胞癌(KIRC)中的相关功能及可能机制。方法:利用癌症基因组图谱(TCGA)数据分析DMGDH在泛癌中的表达差异情况,并通过Cox回归法分析DMGDH与各种肿瘤临床预后的相关性。根据DMGDH的表达量,对差异表达的基因进行了基因功能注释(GO)和基因组京都百科全书(KEGG)功能富集分析。最后使用DMGDH对过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号通路中的关键靶点蛋白过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)以及具有晶型结构细胞色素P450(CYP450)亚型的受体蛋白细胞色素P450家族1亚家族B成员1(CYP1B1)进行蛋白-蛋白对接分析。结果:TCGA数据分析显示,DMGDH在多种肿瘤组织中显著下调,特别是KIRC。生存分析结果显示DMGDH在KIRC中是预后的保护因素,P值为3.92e^(-07)。生存列线图结果显示DMGDH、年龄和肿瘤(T)淋巴结(N)远处转移(M)分期是独立的预后因素,其生存模型C指数(C-Index)为0.776。基因富集与功能分析显示DMGDH可能与羧酸转运和PPAR信号通路及细胞色素P450代谢有关。蛋白-蛋白对接结果DMGDH与PPARγ、PPARα和CYP1B1蛋白结合较好。结论:DMGDH参与KIRC的发生和发展可能与PPAR信号通路和细胞色素P450代谢有关,DMGDH可以作为KIRC预后的分子标志物。

侧链能量在蛋白质对接优化中的应用

一般的蛋白质对接程序能够提供大量的待选构象,但其中仅含有少量的正确构象。现在对接的主要工作在于如何从这些大量构象中挑出正确构象。我们先前的研究工作证明蛋白质界面比非界面表面具有更高的能量。在这里,我们使用由chen等人提出的一个用于检验、设计对接程序的蛋白质复合物标准库中的非抗原-抗体复合物,将侧链能量运用到对接中,并比较了侧链能量和残基配对倾向性、残基组成倾向性、残基保守性在对接中的表现。单独使用这四项的正确构象的平均百排分位排序分别为：38．6±19．6、26．3±20．8、22．7±16．6和37．8±26．1,但是对于个别蛋白,侧链能量的表现要优于其它的三个参数。我们将四个参数综合起来考虑,发展了一个新的打分函数,平均百排分位排序为22．2±7．8,并且提高了筛选效率。

蛋白质-蛋白质分子对接方法研究进展

蛋白质分子间相互作用与识别是21世纪生命科学研究的前沿和热点.分子对接方法是研究这一课题有效的计算机模拟手段.通常,蛋白质-蛋白质分子对接包括四个阶段:搜索受体与配体分子间的结合模式,过滤对接结构以排除不合理的结合模式,优化结构,用精细的打分函数评价、排序对接模式并挑选近天然构象.结合国内外研究蛋白质-蛋白质分子对接方法进展和本研究小组的工作,对以上四个环节做了详细的综述.另外,还分析了目前存在的主要问题,并提出对未来工作的展望.

蛋白质-蛋白质分子对接中打分函数研究进展

分子对接是研究分子间相互作用与识别的有效方法.其中,用于近天然构象挑选的打分函数的合理设计对于对接中复合物结构的成功预测至关重要.本文回顾了蛋白质-蛋白质分子对接组合打分函数中一些主要打分项,包括几何互补项、界面接触面积、范德华相互作用能、静电相互作用能以及统计成对偏好势等打分项的计算方法.结合本研究小组的工作,介绍了目前普遍使用的打分方案以及利用与结合位点有关的信息进行结构筛选的几种策略,比较并总结了常用打分函数的特点.最后,分析并指出了当前蛋白质-蛋白质对接打分函数所存在的主要问题,并对未来的工作进行了展望.

早幼粒细胞白血病蛋白与TAK1结合蛋白相互作用的生物信息学分析与验证

目的通过生物信息学方法预测早幼粒细胞白血病蛋白与TAK1结合蛋白的相互作用,并通过免疫共沉淀方法进行实验验证。方法使用Rosetta软件,采用比较建模的方法,构建TAB1蛋白的三维模型;在PDB数据库中检索PML蛋白二级结构,并解析其晶体结构和三维结构。Zdock3.0.2软件进行PML与TAB1的蛋白-蛋白对接,并提取最佳构象进行对接模型的分子结构分析。α-MMC处理的M1炎性巨噬细胞,利用免疫共沉淀技术检测两种蛋白的相互作用。结果以PML的6IMQ为对接部位时,PML蛋白与TAB1蛋白能形成3个盐桥、6个氢键和6个疏水作用;以PML的5YUF为对接部位时,PML蛋白与TAB1蛋白能形成1个氢键、3个静电相互作用和9个疏水作用,两种对接模式皆能形成良好的分子对接和相互作用;在α-MMC处理4h后,其PML-IP组的细胞裂解沉淀液中分别能检测到显著的PML和TAB1阳性蛋白条带。结论PML蛋白与TAB1蛋白能发生较强的相互作用。

基于DOT的蛋白质-DNA对接研究

采用大分子对接程序DOT对20个具有代表性的蛋白质-DNA体系进行对接,对对接结果就各打分项与体系中的带电性问题和构象变化问题之间的具体关系进行分析。结果表明,采用DOT对大部分蛋白质-DNA体系都找到了精确度较高的对接结果;范德华能和静电能对DOT组合能的贡献反映了蛋白质-DNA体系的天然特性;对接面上允许的碰撞原子个数(NB参数)与蛋白质和DNA结合前后溶剂可达表面变化面积(ASA)呈正比关系。

运用SwissDock预测黄芩素与BMP受体蛋白的对接构象

目的 以实例详述Swiss Dock系统在蛋白质-小分子对接预测中的应用,为科研工作者运用此系统提供参考。方法以黄芩素（小分子）与BMPII型受体（靶蛋白）为研究对象,详细介绍Swiss Dock系统的相关操作,并进行结果分析。结果 Swiss Dock系统预测结果显示黄芩素与BMPII型受体相对接的氨基酸残基是第338位天冬酰胺（ASN338）,而黄芩素与ASN338之间的距离为3.5？,对接模型G=-13.17 kcal/mol。结论 Swiss Dock系统能帮助使用者提交对接物及检索小分子与靶蛋白预测复合物的三维构象,其操作界面简单、人机交互性强,是对原子尺度的分子识别过程开展研究的有力工具。

自分泌运动因子(ATX)抑制剂结合位点的预测及其与rPAI-1的分子对接

利用复合物指纹的虚拟筛选预测自分泌运动因子(ATX)抑制剂的结合位点,并通过与24个抑制剂(10个脂质和脂基抑制剂,14个小分子抑制剂)分子对接和动力学模拟表明,Thr209,Asp172,Tyr306,Phe210,Leu243,Leu213和Phe274是抑制剂结合位点的重要残基,且这些残基均通过侧链与抑制剂作用.利用3D-partner预测出与ATX结合的蛋白为纤溶酶原激活物抑制剂1(rPAI-1),并通过同源模拟,得到rPAI-1的分子结构.利用软件GRAMM将ATX与rPAI-1分子结构相结合,并通过分子动力学模拟确定与大分子抑制剂rPAI-1作用的ATX重要残基Glu155和Ala158.

德国小蠊致敏原Bla g 2的Glu 233突变的分子对接研究

为探讨Bla g 2的E233A突变对抗原抗体相互作用的影响,从RCSB数据库下载德国小蠊致敏原Bla g 2野生型及其单克隆抗体4C3的NMR结构,运用Swiss PDB Viewer将Bla g 2野生型(E233-93Q)构建为突变型(E233A-93Q)三维结构;并将Bla g 2野生型和突变型分别与其单克隆抗体4C3进行分子动力学模拟和蛋白-蛋白对接.结果表明:突变体E233A与单克隆抗体4C3结合能力下降,进而增加了与Ig E的结合力,可能加重过敏反应的发生.

蛋白质相互作用预测、设计与调控

蛋白质相互作用是生命活动在分子水平上的基本事件.蛋白质相互作用的三维图像可以给出关键生命活动过程的分子细节.了解蛋白质相互作用的原理有助于揭示生命活动的机制,并在此基础上开展有重要价值的蛋白质设计.本文对于蛋白质相互作用预测、设计和调控研究的近期进展进行了总结归纳,介绍了作者实验室在相关领域的研究进展,并对今后的研究方向进行了展望.主要包括:(1)蛋白质相互作用网络、蛋白质相互作用机制和蛋白质复合物结构计算分析;(2)基于序列、结合位点以及复合物结构的蛋白质相互作用预测;(3)蛋白质相互作用设计方法;(4)利用化学分子调控蛋白质相互作用的方法;(5)针对蛋白质相互作用的蛋白质药物设计方法.

DnaK蛋白扭链残基突变体影响其ATPase活性的分子动力学模拟研究

大肠杆菌分子伴侣蛋白Dna K氮端核苷酸结合域(NBD,nucleotide-binding domain)的II-A和II-B子域之间的一些高度保守的扭链残基突变后(I202A,S203A,G223A,L227A,G228A),其ATPase活性也发生变化原因不清楚。我们通过同源建模的方法构建NBD与小分子ATP相互作用的各蛋白模型,使用分子动力学模拟方法研各模型的结构变化并尝试找出其与ATPase活性变化的关系。结果表明,除L227A外,所有突变模型T11烃基与ATP-γ磷酸基团间的距离与活性变化间具有明显规律;但是所有模型中,能影响与Dna J结合,从而影响ATPase活性的β220(214-221)部分的紧致性变化符合规律,进一步的蛋白对接实验证实了这一点,所以这些扭链残基突变体可能主要是通过这两个部分的变化,引起ATPase活性的改变。

CDC25B与CDK2/Cyclin A蛋白相互作用研究

目的:研究双特异性蛋白磷酸酶B(CDC25B)与细胞周期素A(Cyclin A)和细胞周期素依赖性激酶2(CDK2)蛋白发生相互作用的结构基础。方法:应用Discovery Studio(DS)v3.5中的ZDOCK模块对CDC25B与CDK2/Cyclin A蛋白进行对接。应用"Analyze Protein Interface"模块计算CDC25B蛋白和CDK2/Cyclin A蛋白的溶剂可及表面积(SAS)并分析CDC25B蛋白和CDK2/Cyclin A蛋白相互作用界面的关键氨基酸残基。应用"Calculate Interaction Energy"模块计算CDC25B蛋白和CDK2/Cyclin A蛋白相互作用界面处的关键氨基酸残基间的相互作用能。结果:对pose 1的疏水相互作用、氢键相互作用、相互作用能进行计算分析,预测得到CDC25B-CDK2/Cyclin A复合物的结合模式及起相互作用的氨基酸残基(CDC25B:GLY380,TYR382,ARG485,ARG488,GLU489,ARG490,ARG492,TYR497;CDK2/Cyclin A:THR165,TRP167,ASP206,SER207,ASP210,PHE213)。结论:该结果为今后深入研究CDC25B通路和发挥协同刺激作用的信号体系以及基于该信号途径新型分子靶向药物的设计提供了理论基础。

蛋白质复合物结构预测:方法与进展

蛋白质复合物是不同蛋白质链通过相互作用形成的,自然界中很多蛋白质通过形成复合物而执行功能,因此准确地预测复合物的结构对于理解和掌握功能至关重要。近两年来,单条蛋白质链的结构预测有了突破性的进展,从氨基酸序列出发预测蛋白质结构的水平大幅提高。但相较于单体蛋白质,蛋白质复合物结构预测的准确性仍然较低。本文旨在总结蛋白质复合物结构预测的相关算法以及介绍最新进展。首先简要介绍蛋白质结构预测领域的相关人工智能算法,主要包括共进化分析与蛋白质接触预测、深度学习方法与蛋白质结构预测、预训练模型与蛋白质表征学习几个方面;其次系统总结了蛋白质复合物链间相互作用预测的基本方法,从复合物的多重序列比对构建到对于同源或异源复合物的链间残基接触预测;最后从相互作用位点指导复合物结构预测、蛋白质分子对接算法、端到端的复合物结构预测方法等方面阐述了蛋白质复合物结构预测的基本方法和思路。总体来说,目前蛋白质复合物结构预测精度不够高,有效地解决多重序列比对的配对和多聚体复合物模板搜索等问题,或者在大量的序列或结构数据上结合预训练模型的新范式,是一个合理而有效的方案。提升蛋白质复合物结构预测水平在合成生物学领域如抗体设计、药物发现等方面有很好的应用前景。

CAPRI第32～37轮竞赛中蛋白质复合物结构的预测和评估

为了探究蛋白质复合物的结构与相互作用,建立了蛋白质的分子对接方法,从2014年起参加蛋白质复合物结构预测竞赛的预测和打分竞赛.该方法首先采用结构模建方法预测单体蛋白质分子的结构,通过快速傅里叶变换进行全空间构象搜索.然后,优化蛋白质复合物构象,并采用全原子统计势函数进行评价.总结第32~37轮CAPRI竞赛结果发现,该方法在T104、T105、T111和T118比赛中挑选出了L_(RMSD)小于2.0×10^(-10)m的近天然结构.通过对比其他国际优秀课题组的方法,分析预测和打分比赛中取得的成绩和不足之处,并为后续的研究提出了改进方案与建议.

水疱性口炎病毒对小鼠乳腺癌4T1细胞荷瘤小鼠抗肿瘤免疫、移植瘤生长与肺转移的影响

目的:探究野生型水疱性口炎病毒印第安纳株(VSV-IN)对小鼠三阴性乳腺癌4T1细胞移植模型小鼠的免疫调节及肿瘤转移的影响。方法:VSV以MOI=1、MOI=10、MOI=100感染4T1细胞12、24、48 h后,CCK-8法检测4T1细胞死亡率,划痕愈合实验检测细胞迁移能力,qPCR检测细胞中E-cadherin、MMP-2、MMP-9 mRNA的表达。于雌性BALB/c小鼠脂肪垫接种1×10^(6)个/mL的4T1细胞0.1 mL,构建4T1细胞荷瘤小鼠模型,待小鼠肿瘤体积达200 mm3,分别向移植瘤内注射PBS、紫杉醇(TAX)(15 mg/kg)、VSV-IN(1×10^(6)pfu/只),每周1次。给药4次后,处死小鼠、剥离完整移植瘤组织,测量肿瘤体积及质量,肺组织病理切片经H-E染色后观察肿瘤肺部转移结节,流式细胞术检测脾组织中T细胞亚群比例,ELISA法检测小鼠血清IL-6及TNF-α水平,利用GEPIA在线分析乳腺肿中迁移相关蛋白mRNA的表达,免疫组化法检测肿瘤中MMP-2、MMP-9与E-cadherin的表达,利用蛋白-蛋白对接技术预测VSV-IN的G蛋白、M蛋白与ERK2、E-cadherin的亲和力。结果:经MOI=10、100的VSV-IN处理48 h后,4T1细胞死亡率显著高于对照组(均P<0.01);与对照组相比,VSV-IN组(MOI=10)细胞迁移率明显降低(P<0.01),MMP-9 mRNA的相对表达量明显降低(P<0.05);与对照组小鼠相比,VSV-IN组移植瘤生长较对照组减缓且终点体积显著减小(P<0.05),VSV-IN组小鼠肺转移结节数量显著减少[(12.86±1.86)vs(24±3.67)个,P<0.01],脾内CD4^(+)T、CD8^(+)T细胞比例显著升高(均P<0.05),血清TNF-α、IL-6含量显著升高(均P<0.01);GEPIA分析发现在乳腺癌中E-cadherin、MMP-9表达水平均高于癌旁组织(P<0.05);VSV-IN组小鼠肿瘤细胞内MMP-9表达明显低于对照组(P<0.05);VSV-IN的G、M蛋白与ERK2的结合自由能分别为–11.7 kcal/mol、–6.4 kcal/mol。结论:野生型VSV-IN可抑制4T1细胞荷瘤小鼠的移植瘤生长及转移,这可能与其促进抗肿瘤免疫及调控迁移相关蛋白表达有关。

蛋白质-蛋白质分子对接方法中分子柔性处理与近天然结构筛选的研究

蛋白质-蛋白质分子对接方法是研究蛋白质分子间相互作用与识别的重要理论方法。该方法主要涉及复合物结合模式的构象搜索和近天然结构的筛选两个问题。在构象搜索中,分子柔性的处理是重点也是难点,围绕这一问题,近年来提出了许多新的方法。针对近天然结构的筛选问题,目前主要采用三种解决策略:结合位点信息的利用、相似结构的聚类和打分函数对结构的评价。本文围绕以上问题,就国内外研究进展和本研究小组的工作作详细的综述,并对进一步的研究方向进行了展望。

DOK3 PTK7在不同级别结肠腺瘤组织中的表达及意义探讨

目的分析对接蛋白3(DOK3)和蛋白酪氨酸激酶7(PTK7)在不同级别结肠腺瘤组织中的表达情况,探讨其在结肠癌的发生、发展机制中的作用。方法收集2015-01~2018-12广西壮族自治区南溪山医院经病理科确诊的结肠腺瘤伴低级别异型增生(LGD)标本22例,结肠腺瘤伴高级别异型增生(HGD)标本23例,结肠癌标本22例,瘤旁非肿瘤黏膜组织标本20例。采用免疫组织化学染色法检测不同类型标本DOK3和PTK7的表达情况。结果DOK3和PTK7均主要表达于腺上皮的胞浆和胞膜。瘤旁非肿瘤黏膜和LGD组织的DOK3高表达率均显著高于HGD和结肠癌组织(P<0.05);HGD组织的DOK3高表达率也显著高于结肠癌组织(P<0.05)。结肠癌和HGD组织的PTK7高表达率均显著高于瘤旁非肿瘤黏膜和LGD组织(P<0.05);结肠癌组织的PTK7高表达率也显著高于HGD组织(P<0.05)。结论DOK3可能是作为抑癌因子,而PTK7作为促癌因子参与结肠癌的发生、发展。

内切纤维素酶E4参与纤维小体组装的研究

褐色高温单胞菌编码内切纤维素酶E4的催化域(CAD)DNA片段与丙酮丁醇梭菌编码对接蛋白的基因片段通过装配PCR方法,在大肠杆菌BL21(DE3)重组表达形成融合蛋白E4SD,然后在钙离子介导下与在大肠杆菌BL21(DE3)表达的来源于丙酮丁醇梭菌的含有纤维素结合单元和2个粘连蛋白的脚手架蛋白CipA互相作用,在体外组装成微纤维小体.结果显示,E4SD通过C-端的对接蛋白成功地与脚手架蛋白上的粘连蛋白互相作用,结合到脚手架蛋白上,且E4SD在微纤维小体中的羧甲基纤维素和微晶纤维素酶活性分别提高到游离状态下的130%与300%,提示非纤维小体酶系的纤维素酶,特别是远缘物种的具有优良酶特性的纤维素酶可以通过将其与脚手架蛋白同样种属的对接蛋白添加至末端,从而参与到丙酮丁醇梭菌的纤维小体中来,并与其他纤维素酶在脚手架蛋白的参与下协调作用,高效降解纤维素.

一种蛋白质与肽段全柔性计算对接方法

蛋白质-肽段对接时受体的骨架柔性问题一直以来都是计算生物学中的一个挑战。目前,绝大多数的对接都是一种半柔性对接(只考虑配体的柔性)。然而在真实的对接过程中,受体也会产生构象变化,包括侧链运动、骨架运动或其它突变。本文提出了一种包含受体骨架柔性的蛋白质-肽段柔性对接方法。在8个较难的Unbound蛋白质-肽段复合物和2个受体有明显柔性区域的对接案例上进行了测试。分析表明本文提出的这种柔性对接方法在受体有明显柔性区域的案例上都取得了很大的改进。

DOK3基因表达下调对原代结肠癌细胞生物学行为的影响及其可能机制

目的 分析对接蛋白3(DOK3)基因表达下调对原代结肠癌细胞增殖、侵袭/迁移能力的影响,并基于DOK3与G蛋白偶联受体84(GPR84)的相互作用探讨可能的作用机制。方法 培养原代结肠癌细胞HCT16,将其分为对照组、小干扰RNA(siRNA)-NC组、siRNA-DOK3组进行实验。分别将siRNA-NC、siRNA-DOK3转染至siRNA-NC组、siRNA-DOK3组,而仅将培养液加入对照组。培养24 h后通过实时荧光定量PCR评估转染效果,再使用CCK-8法、Transwell实验分别检测各组细胞的增殖情况、侵袭/迁移能力,采用蛋白免疫共沉淀实验检测HCT16细胞中DOK3与GPR84之间的相互作用关系。结果 与对照组比较,siRNA-DOK3组HCT16细胞中DOK3 mRNA表达量降低(P<0.05),而siRNA-NC组HCT16细胞中DOK3mRNA表达量差异无统计学意义(P>0.05)。培养48 h、72 h后,siRNA-DOK3组HCT16细胞的增殖活力较对照组增加(P<0.05)。与对照组相比,siRNA-DOK3组HCT16细胞的迁移和侵袭数量增加(P<0.05),而siRNA-NC组HCT16细胞的迁移和侵袭数量差异无统计学意义(P>0.05)。蛋白免疫共沉淀实验结果显示,在HCT16细胞中GPR84与DOK3相互结合。结论 DOK3基因可能作为抑癌基因,参与了结肠癌的发生与发展,且其可能通过与GPR84结合发挥抑癌作用。