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。

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。

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.

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.

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。

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。

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-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。

基于快速傅里叶变换的蛋白质-蛋白质对接程序的研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用与识别的研究是分子生物学领域的重要课题。然而由于蛋白质分子巨大,即使将蛋白质看成刚体,在没有指导信息的情况下,系统地搜寻和评估上亿个可能的对接取向十分困难,人们为了解决这个难点,发展了许多搜寻算法,快速傅里叶变换(Fast fourier transform,FFT)便是其中最为流行的算法之一。而打分函数与蛋白质对接结果的准确性密切相关,也是蛋白质-蛋白质对接的难点之一。该文概述了基于快速傅里叶变换的蛋白质-蛋白质对接程序的一般过程。同时,概述了使用与FFT算法的打分函数的一般特征,并且以形状互补、静电力、去溶剂化和统计势能3类介绍了典型的FFT算法下的打分函数。

三种人冠状病毒纤突蛋白与人受体分子对接研究

【目的】通过对急性呼吸窘迫综合症冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-Co V)、NL63型冠状病毒NL63(human coronavirus NL63,NL63-Co V)和中东呼吸道冠状病毒(Middle-East respiratory syndrome coronavirus,MERSCo V)纤突蛋白受体结合域(receptor binding domain,RBD)与人受体相互作用的蛋白质结构进行分析,探索计算机计算模拟技术在研究蛋白质-蛋白质相互作用中的价值。【方法】根据发表的蛋白质结构数据,使用ZDOCK软件包进行配体-受体分子对接模型构建,利用RDOCK软件包对分子对接结果进行评分。比较晶体结构数据和模型数据,以评分结果评价计算机模拟的效果。【结果】计算机模拟配体-受体分子对接研究结果显示SARS-Co V与h ACE2对接复合物近天然构象模型16个、NL63-Co V与h ACE2复合物近天然构象43个、MERS-Co V与CD26复合物近天然构象5个;对接模型与晶体结构贴合比对后主链间均方根偏差最小值为0.291?,最大值为2.011?。其中,SARS-Co V、NL63-Co V与h ACE2相互作用通过单个位点的氨基酸残基间盐桥实现,而MERS-Co V与CD26相互作用通过两个不同位点残基间的盐桥作用实现。【结论】冠状病毒蛋白质-人受体分子对接模拟研究结果与已发表的分子生物学实验所得到结果一致,提示通过计算模拟的方法可以实现病毒入侵机理的初步探索。然而在模拟实验过程中,如果有分子生物学实验数据支持,计算机模拟研究将更高效、准确和稳定。

细菌化学趋向性受体聚集体的相互作用

细菌化学趋向性受体的最小结构单元为二聚体,在细胞膜上这些二聚体会聚集成大团簇.X射线晶体结构和低分辨电镜结构测定表明,这些团簇有两类不同的形式,一种是在晶体结构中观察到的倒金字塔式二聚体的三聚体重复形成的聚集,另一种为由二聚体尾部相互盘绕形成的拉链状聚集.有关拉链状聚集的详细分子模型目前尚不清楚.本文使用蛋白质-蛋白质对接的方法研究了大肠杆菌丝氨酸化学趋向性受体Tsr二聚体之间的相互作用.分子对接计算表明,倒金字塔式聚集和拉链状聚集的基本复合物都是可以出现的,相应复合物的分子动力学模拟表明这些结构都具有一定的稳定性.对于所获得的拉链状聚集体的基本复合物结构模型进行了详细的二聚体作用界面分析,发现二聚体间主要通过静电和疏水作用形成复合物,其中Arg388、Phe373和Ile377是形成拉链状聚集的关键作用残基.所建立的Tsr拉链状聚集的结构模型有助于揭示细菌化学趋向性受体在细胞膜上聚集的分子机制,为进一步的聚集理论及模拟研究提供了基础.