计算生物学-腺苷酸环化酶关联蛋白1(CAP1)与人抵抗素作用机制研究

时间:2015-02-13

同源建模:在众多蛋白结构预测方法当中使用最为广泛且准确性较高。只要给出目标序列与模板蛋白,利用工业标准的快速同源建模方法,便可自动并快速产生优化的蛋白同源模型, 从而极大的方便广大生物大分子研究者及药物研发人员快速了解蛋白结构。Discovery Studio中的MODELER模块是经典的同源建模工具,可以自动完成球蛋白、跨膜蛋白和抗体分子的模建,此外还可以模拟蛋白突变
 

Ref:Cell Metabolism 19, 484–497, March 4, 2014 IF=16.747

Doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2014.01.013
 

      人抵抗素(Humanresistin)作为一种细胞因子诱导轻度炎症反应,抵抗素借调慢性炎症可能诱导肥胖、动脉硬化、其它心血管疾病,但抵抗素的作用受体到目前还没有相关的报告。本文识别腺苷酸环化酶关联蛋白1(CAP1)作为人抵抗素的功能受体,阐明人抵抗素解调单核细胞炎症反应的信号通路。同时指出抑制CAP1的过表达,可以废除人抵抗素解调炎症反应的活性。由于X-ray晶体衍射和NMR还不能获得CAP1的晶体结构,所以采用DS Modeler的方法,利用嗜热菌的胞苷酸转移酶(PDB ID:2PX7)为模板,构建CAP1的三级结构。之后采用DS ZDOCK研究抵抗素三聚体与CAP1 SH3区的相互作用模式,通过泊松-玻尔兹曼表面区域方法,计算结合模式的结合自由能,取最低结合自由能为最终结合模式。最后采用分子动力学模拟的方式,预测野生型和突变体的结合自由能的变化。分子模拟的结果表明:CAP1-SH3的BD区Val27 与抵抗素的Trp82A和Trp82C形成疏水相互作用、CAP1-SH3的BD区Ser28与抵抗素的Ser64A和Ser60C形成氢键相互作用,稳定了CAP1和抵抗素的结合亲和性。之后采用定点突变的方式,将Val27和Ser28突变成Gly,进行2ns的分子动力学模拟,比较野生型和突变型之间的结合自由能的变化,发现野生型结合抵抗素结合自由能较突变体要低-9.0kcal/mol,说明CAP1突变体可能丧失结合抵抗素的能力。与之前的定点突变的结果是一致的,同时说明CAP1可以作为潜在靶标因炎症反应引起的肥胖或动脉硬化等疾病。

                        

Figure:Predicted secondary structures of the resistin trimer-CAP1 SH3 binding domain complex. The resistin trimers are shown as grey, cyan, and orange schematicribbons. The CAP1-SH3 binding domain is shown as a dark green ribbon. The detailed interactions are illustrated in the magnified white circle. We targeted Val27and Ser28 in the CAP1-SH3 binding domain to induce point mutations and substitute glycine for Val27 and Ser28.

 

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