分子动力模拟法识别GPVI及10B12界面上的关键氨基酸残基.pdfVIP

生物物理学报 2013年 9月 第 29卷 第9期：669．680 ACTABIOPHYSICASINICAVo1．29No．9Sep．2013：669．680 1^n^nⅣ_cjb．org．ca 分子动力模拟法识别 GPVI和 10B12界 面上的关键氨基酸残基 周慧云 ， 刘文平 ， 刘广建， 方 颖， 吴建华 华南理工大学生物科学与工程学院，广州 510006 收稿 日期 ：2013．05．27；接受 日期：2013．07—02 基金项 目：国家 自然 科学基金项 目31170887、广东省 自然 科学基金项 目 ($2011010005451)$~I教育部博士点基金项 目(20110172110030) 作者贡献相同 通讯作者 ：吴建华，电话：(020E-mail：wujianhua@scut．edu．cn 摘要：血小板上免疫球蛋 白样受体 GPVI与血管 内皮下胶原的结合是血小板激活和稳定粘附的中 心环节 ，单克隆抗体 10B12因能抑制GPVI与胶原的结合而受到关注。为识别GPVI／10B12上的 关键残基，作者提 出了一种结合同源模建、刚性对接和分子动力学模拟的计算方法，通过观察 系统平衡和 自由分子动力学模拟过程 中GPVI／10B12复合物结合面上氢键和盐桥 的形成和演化， 分析计算它们的生存率 ，最后引入残基相互作用指数RH来度量参与相互作用残基的重要性。计 算结果被突变实验证实有很高的准确度和特异性。说明RH 的计算机策略能很好地检测和预报结 合面的关键残基。 关键词：GPVI／10B12；同源模建 ；刚性对接；分子动力学模拟；关键残基 中图分类号：Q615 DoI：10．3724／SP．J．1260．2013．30083 引 言 随着单克隆技术的发展，越来越多的抗体被应用于各种疾病 f如 自身免疫、炎症、肿 瘤和心血管疾病)的治疗和诊断”【。然而，通过杂交瘤技术和噬菌体展示技术获得的抗体往 往需要进一步改造，从而提高抗体药物的性能以满足临床需求圆。在这一过程中，抗原表位 与抗体互补位的精确识别和定位是关键环节之一，因而成为分子生物学、生物信息学和制 药界的研究热点。 传统的确定抗原表位与抗体互补位的实验方法主要包括x射线晶体衍射、核磁共振等 结构途径，以及氨基酸突变、抗原裂解法和随机肽库技术等功能途径[3]。这些实验方法通常 是昂贵、耗时且低效的。于是，人们将计算机辅助方法 f如刚性和柔性分子对接)引入抗体 设计之 中 。然而，由于抗原 ．抗体等大分子相互作用的结合面一般呈大而浅的不连续 生物物理学报2013年 第29卷 第9期 状 q，而且在结合过程中往往会发生构象变化，使得分子对接结果的可靠性下降。另外， 就同一表位或互补位而言，每一氨基酸残基的贡献也有不同，其参与相互作用的稳定性和 强度等信息仅从有限的几个静态构象 (包括晶体构象、NMR构象和对接构象)中是不足 以 获取的。 有鉴于此，我们最近发展了一种基于分子动力学 fmoleculardynamicssimulation，MD1 模拟的方法，成功预测了单克隆抗体 6B4上的表位残基 ，其结果与突变实验数据吻合 良 好阴。这里，该方法将被借鉴并应用于血小板糖蛋白VI(glycoproteinVI，GPVI)及其抗体 10B12的研究。GPVI与血管内皮下胶原的结合直接参与血小板的黏附 ，亦是血小板活化 的中心环节，可以介导血小板聚集、血栓形成直到止血的整个过程m【～12]。因此，针对 GPVI 的单克隆抗体研究层出不穷，其中，单链抗体 10B12因其与 GPVI的高亲和力得到了广泛 关注。2004年，Smethurst等人 3【]发现 LYSs残基的突变会显著降低人源GPVI与 10B12的 结合能力，而ARG∞、PHE 、ARGu、TYRus、PHE啪、ARGt39、SER埘、ARG，66的突变则没 有影响。O’connor等人㈣的报道指出，将人源 GPVI中D1D2结构域上的LYS突变为丙氨 酸，会显著减少GPVI与抗体 10B12、胶原相关性短肽及纤维蛋白原的结