基于分子模擬方法研究β-內(nèi)酰胺酶突變?cè)鰪?qiáng)β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的分子機(jī)制
發(fā)布時(shí)間：2020-11-16 02:41
TEMβ-內(nèi)酰胺酶使得細(xì)菌對(duì)多種抗生素具有耐藥性,并且可以迅速進(jìn)化其活性對(duì)新藥產(chǎn)生耐藥性。由于TEM進(jìn)化的突變體與其野生型的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)極為相似,從而很難根據(jù)他們的結(jié)構(gòu)差異性解釋其功能變化機(jī)制。本文基于一系列計(jì)算生物信息學(xué)方法—直接耦合分析方法,探索TEM結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的直接和間接的強(qiáng)耦合殘基對(duì),這些耦合關(guān)系主要存在于238-環(huán)結(jié)構(gòu)域與Ω-環(huán)結(jié)構(gòu)域內(nèi)部或結(jié)構(gòu)域之間,以及TEM-52的突變殘基E104K,G238S和M182T之間。通過進(jìn)一步的粗粒度及長(zhǎng)時(shí)間全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬和蛋白質(zhì)構(gòu)象阻挫分析方法,證實(shí)這些耦合關(guān)系在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能維持中具有極為重要的作用,突變會(huì)通過打破原有的耦合關(guān)系,從而大幅度的影響蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定性,增加蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的柔性,幫助TEM更加容易識(shí)別和水解抗生素藥物,產(chǎn)生耐藥性。最后,我們采用蛋白質(zhì)可藥性結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)方法Fd-DCA,在TEM表面發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可藥性變構(gòu)位點(diǎn),該位點(diǎn)與Ω-環(huán)結(jié)構(gòu)域也強(qiáng)烈的耦合,說明可以通過針對(duì)該位點(diǎn)設(shè)計(jì)藥物,間接控制TEM的構(gòu)象結(jié)構(gòu),從而減小其對(duì)抗生素的識(shí)別能力,為抵御TEM引起的耐藥研究帶來新的研究思路。本文采用分子對(duì)接/虛擬篩選,針對(duì)該變構(gòu)位點(diǎn),通過篩選小分子商業(yè)數(shù)據(jù)庫SPECS,獲得一系列潛在的活性藥物分子,其具體的活性數(shù)據(jù)待實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R91
【部分圖文】：
圖 1-1 TEM β-內(nèi)酰胺酶三維結(jié)構(gòu)類抗生素生素是一種殺菌劑，它抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中肽由肽聚糖構(gòu)成的剛性外層，其完全包圍著細(xì)以阻礙細(xì)胞在高滲透壓下溶解。細(xì)菌細(xì)胞壁接組成。多糖包含交替的 N-乙酰氨基葡萄糖和胞壁酸糖連接一個(gè) 5-氨基酸肽。該肽終止于合蛋白質(zhì)（pennicillin binding proteins, PBPs時(shí)移除末端丙氨酸的酶，具有轉(zhuǎn)肽酶（transdase）活性[26]。β-內(nèi)酰胺類抗生素通過與 PBP，從而抑制最后一步的轉(zhuǎn)肽酶形成。最終酶抑制劑失活。青霉素、頭孢唑啉和頭孢吡
蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 基于計(jì)算機(jī)模擬的β-內(nèi)酰胺如圖 1-2 所示，根據(jù)表 1-2 中的高頻突變，我們將這些中，可見這些突變大部分在 TEM 的活性催化位點(diǎn)附近些突變位點(diǎn)，諸如 39、164 及 182 位置與 TEM 活性催EM 的突變所導(dǎo)致的耐藥機(jī)制不僅僅是以改變其活性催抗生素的識(shí)別結(jié)合能力為主，其他位置的突變也對(duì)其有重要的作用，而這些特殊位置所帶來的耐藥機(jī)制也。
體結(jié)構(gòu)(PDB 編號(hào)為 1BTL)作為結(jié)構(gòu)模板，射，根據(jù) DCA 對(duì)殘基對(duì)共進(jìn)化依賴性的打排序，選擇耦合度最強(qiáng)的前 100 對(duì)殘基對(duì)與實(shí)際接觸(Native Contacts)(晶體蛋白質(zhì)用圖譜(Contact Map)。首先，在耦合度最接觸吻合(重疊)，而且涵蓋了蛋白質(zhì)大部確預(yù)測(cè)出這些存在相互作用的殘基對(duì)，可以基對(duì)，詮釋決定 TEM 結(jié)構(gòu)維持的重要?dú)埢丿B耦合殘基對(duì)，即很可能為距離較遠(yuǎn)的對(duì)，盡管在目前的晶體結(jié)構(gòu)中未能反映出對(duì)可能在 TEM 變構(gòu)中起到重要的作用，即穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)中卻距離較遠(yuǎn)。
【相似文獻(xiàn)】
本文編號(hào)：2885523
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
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圖 1-1 TEM β-內(nèi)酰胺酶三維結(jié)構(gòu)類抗生素生素是一種殺菌劑，它抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中肽由肽聚糖構(gòu)成的剛性外層，其完全包圍著細(xì)以阻礙細(xì)胞在高滲透壓下溶解。細(xì)菌細(xì)胞壁接組成。多糖包含交替的 N-乙酰氨基葡萄糖和胞壁酸糖連接一個(gè) 5-氨基酸肽。該肽終止于合蛋白質(zhì)（pennicillin binding proteins, PBPs時(shí)移除末端丙氨酸的酶，具有轉(zhuǎn)肽酶（transdase）活性[26]。β-內(nèi)酰胺類抗生素通過與 PBP，從而抑制最后一步的轉(zhuǎn)肽酶形成。最終酶抑制劑失活。青霉素、頭孢唑啉和頭孢吡
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本文編號(hào)：2885523
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