分子动力学和丙氨酸变异研究MDM2与抑制剂P4的结合模式

抑制p53-MDM2相互作用已经成为癌症治疗的新途径. 采用分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics-Possion-Boltzmann surface area)方法研究了肽类抑制剂P4与MDM2的结合模式. 研究表明P4与MDMD2疏水性裂缝的范德华作用是抑制剂结合的主导力量。采用丙氨酸变异计算研究了P4与MDM2的作用热区. 结果表明残基Lys51, Leu54, Leu57, Ile61, Met62, Tyr67, Gln72, His73, Val93, His96和Ile99的丙氨酸变异导致了范德华作用的降低, 而对极性相互作用几乎没有产生影响, 同时也证明这些残基处于P4与MDM2作用表面的热区, 对抑制剂的结合有重要贡献, 这能为抗癌药物的设计提供理论上的指导. 关键词：分子动力学; 丙氨酸变异; MM-PBSA; p53-MDM2相互作用     

p53-MDM2相互作用的分子力学和动力学研究

p53-MDM2相互作用的抑制已经成为治疗癌症的新方法. 本文将分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics/passion-Boltzman surface area)方法结合起来研究MDM2-p53相互作用机制. 结果证明范德华相互作用驱动了MDM2与p53的结合. 基于残基-残基相互作用的计算不仅证明p53的三个残基Phe19′, Trp23′和Leu26′与MDM2有较强的相互作用,而且还发现另外两个残基Leu22′和Pro27′也与MDM2有较强的相互作用,这为抗癌药物的设计提供了新靶标. 同时也证明CH-CH,CH-π和π-π相互作用驱动了p53在MDM2疏水性裂缝中的结合.     

p53-MDM2相互作用的分子力学和动力学研究

p53-MDM2相互作用的抑制已经成为治疗癌症的新方法.本文特分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics/passion-Boltzman surface area)方法结合起来研究MDM2-p53相互作用机制.结果证明范德华相互作用驱动了MDM2与p53的结合.基于残基-残基相互作用的计算不仅证明p53的三个残基Phe19’,Trp23’和Leu26’与MDM2有较强的相互作用,而且还发现另外两个残基Leu22’和Pro27’也与MDM2有较强的相互作用,这为抗癌药物的设计提供了新靶标.同时也证明CH-CH,CH-π和π-π相互作用驱动了p53在MDM2疏水性裂缝中的结合.     

MDM2与抑制剂PDIQ作用机制的结合自由能计算研究

近年来p53-MDM2相互作用已成为抗癌药物设计的重要靶标.本工作采用分子动力学模拟和结合自由能计算研究抑制剂PDIQ与MDM2的结合模式.结果显示范德瓦尔斯作用是抑制剂结合的主体力量.基于残基的自由能分解计算结果表明CH-CH,CH-π和π-π相互作用驱动了抑制剂与MDM2的结合.这一研究可为抗癌药物的设计提供一定的理论指导.     

Hes1调控 AKT-MDM2-p53-PTEN通路的一种物理机制

基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究发状分裂相关增强子1(hairy and enhancer of split 1,Hes1)调控蛋白激酶B (Protein Kinase B,AKT)-鼠双微体2 (Murine Double Minute2,MDM2)-抗癌基因p53(p53)-第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)通路的一种物理机制.研究发现,Hes1通过与PTEN结合抑制PTEN表达,并调控AKT信号.表明了Hes1蛋白的合成,以及Hes1与PTEN相互作用调控AKTMDM2-p53-PTEN通路信号,将会有效地控制细胞结果 . Hes1作为AKT-MDM2-p53-PTEN信号通路中上游调节的重要因素,还可以在一定程度上通过影响p53蛋白功能,改变p53对肿瘤的抑制性.理论结果可用于预测Notch通路信号异常诱导的致癌性,并进一步揭示了Notch信号通路影响细胞AKT-MDM2-p53-PTEN通路的激活...     

分子动力学和丙氨酸变异研究MDM2与抑制剂P4的结合模式

抑制p53-MDM2相互作用已经成为癌症治疗的新途径.采用分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics-Possion-Boltzmann surface area)方法研究了肽类抑制剂P4与MDM2的结合模式.研究表明P4与MDMD2疏水性裂缝的范德华作用是抑制剂结合的主导力量。采用丙氨酸变异计算研究了P4与MDM2的作用热区.结果表明残基Lys51,Leu54,Leu57,Ile61,Met62,Tyr67,Gln72,His73,Val93,His96和Ile99的丙氨酸变异导致了范德华作用的降低,而对极性相互作用几乎没有产生影响,同时也证明这些残基处于P4与MDM2作用表面的热区,对抑制剂的结合有重要贡献,这能为抗癌药物的设计提供理论上的指导.     

VPRBP 蛋白与Abl 激酶诱发、抑制前列腺癌的 一种物理机制

在本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究VPRBP蛋白与Abl激酶诱发、抑制前列腺癌的一种物理机制.研究发现,DNA损伤使得ATM(共济失调毛细血管扩张症突变)很快激活,并激活上调p53蛋白表达,DNA损伤的后续破坏会在很大程度上通过p53表达上调而被抑制. VPRBP通过上调MDM2蛋白的激活水平,使得p53表达水平异常,进而无法正常抑制前列腺癌的发生发展.通过考察Abl在前列腺癌进程中的作用发现,Abl使得AKT的表达水平下调,由于Abl对AKT的抑制作用,致使在AKT信号通路中MDM2表达水平受到抑制,进而稳定p53表达.由此表明了,过少的Abl对AKT的抑制程度减弱,不仅使得细胞代谢出现紊乱,而且还会促使p53正常的周期表达水平异常,对DNA损伤诱发的肿瘤抑制性减弱,进而促进前列腺癌的发生发展.基于本文模型,可以预测VPRBP与Abl作为诱发、抑制前列腺癌的调节剂对现有和潜在的抗癌治疗较为敏感. VPRBP与Abl在诱发、抑制前列腺癌过程中的时滞效应,导致信号通路中p53与PTEN蓄积量增多、AKT蓄积量减少,以及Plk1周期振荡相位转移...     

癌基因MDM2阻断剂的分子结构的NMR研究

根据P53-MDM2复合物晶体结构,设计合成了非肽类小分子作为MDM2的阻断剂.利用超导核磁共振波谱仪,测定了化合物的¹H谱、¹³C谱、¹H-¹H COSY谱、HMQC和HMBC谱,确定了化合物的结构,归属了化合物的¹H、¹³C化学位移,为筛选抗癌活性化合物提供了理论依据.     

Mdm2生成速率调控的p53-Mdm2振子的全局动力学和稳定性

肿瘤抑制蛋白p53的动力学在一定程度上可以决定DNA损伤后的细胞命运.p53的动力学行为与p53信号通路中p53-Mdm2振子模块密切相关.然而,p53的负调控子Mdm2的生成速率的增加使其在一些癌细胞中过表达.因此探讨Mdm2生成速率对p53动力学的影响有重要意义.同时,PDCD5作为p53的激活子也调控p53的表达.因此,本文针对PDCD5调控的p53-Mdm2振子模型,通过分岔分析获得了Mdm2生成速率所调控的p53的单稳态、振荡以及单稳态与振荡共存的动力学行为,且稳定性通过能量面进行了分析.此外,噪声强度对p53动力学的稳定性有重要的影响.因此,针对p53的振荡行为,探讨了噪声强度对势垒高度和周期的影响.本文所获得的结果对理解DNA损伤后的p53信号通路调控起到一定的指导作用.     

MDM2与抑制剂PDIQ作用机制的结合自由能计算研究

p53-MDM2之间的相互作用是抗癌药物设计的重要靶标。采用分子动力学模拟和结合自由能计算研究抑制剂PDIQ与MDM2的结合模式,结果显示范德华作用是二者结合的主体力量。基于残基的自由能分解计算结果表明CH-CH、CH-π和π-π相互作用驱动了二者的结合。这一研究成果可为抗癌药物的设计提供理论上的指导。     

分子动力学研究抑制剂pDI6W与MDM2的相互作用机制

p53-MDM2相互作用已经成为治疗癌症药物设计的重要靶标.本文采用分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics-Possion-Boltzmann surface area)方法计算了肽类抑制剂pD16W与MDM2的结合自由能,结果证明范德华作用是pD16W与MDM2结合的主要力量.相关矩阵的计算结果表明pD16W的结合主要诱导了MDM2内部的反相关运动.基于成对残基的自由能分解计算不仅证明pD16W的5个残基Phe19′,Trp22′,Trp23′,Leu26′和Thr27′能够与MDM2产生较强的相互作用,而且确认了CH-π,CH-CH和π-πc相互作用驱动了pD16W在MDM2疏水裂缝中的结合.这为抗癌药物的设计提供了理论上的指导.     

分子动力学研究抑制剂pDI6W与MDM2的相互作用机制

p53-MDM2相互作用已经成为治疗癌症药物设计的重要靶标。本文采用分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics-Possion-Boltzmann surface area)方法计算了肽类抑制剂pDI6W与MDM2的结合自由能,结果证明范德华作用是pDI6W与MDM2结合的主要力量。相关矩阵的计算结果表明pDI6W的结合主要诱导了MDM2内部的反相关运动。基于成对残基的自由能分解计算不仅证明pDI6W的5个残基Phe19′, Trp22′, Trp23′, Leu26′和Thr27′能够与MDM2产生较强的相互作用,而且确认了CH-π, CH-CH和π-π相互作用驱动了pDI6W在MDM2疏水裂缝中的结合。这为抗癌药物的设计提供了理论上的指导。     

利用核磁共振法探讨类泛素媒介的信息传导分子机制（英文）

转译后类泛素修饰调控多项细胞活动,此信息传导的途径为:第一步将类泛素(SUMO)接于E1活化蛋白,第二步将SUMO转移到E2共轭蛋白(Ubc9),然后帮助受体蛋白完成类泛素化,最后借由蛋白酶去除类泛素完成整个传导过程.受体蛋白的类泛素化调控基本上靠Ubc9来辨识受体蛋白上的特殊类泛素序列(SM),在某些情况下亦可借由E3辨识完成.而类泛素辨识序列功效的发挥则依赖于招慕含有类泛素辨识序列(SIM)的感应蛋白来实现.此外原核细胞的类泛素化皆有形成多聚类泛素(poly-SUMO)化的能力.多聚类泛素化修饰可被含多聚类泛素辨识序列(poly-SIM)的蛋白质如RNF4识别,促进受体蛋白的多聚类泛素化,并导致目标蛋白的分解.该文综述了作者所在研究组近年来利用核磁共振法研究类泛素介导的信息传导分子机制方面的成果.     

DNA损伤致p53-Mdm2相互作用的动力学模型

最新实验结果表明，在受到各种辐射而引起DNA损伤后，在单体细胞和群体细胞情况下，细胞中的p53蛋白浓度表现为非衰减振荡和衰减振荡两种不同的动力学行为.通过研究p53-Mdm2负反馈回路的非线性动力学行为，分析了各种(特别是DNA损伤、p53和 Mdm2蛋白浓度三者之间)动力学关系，提出了一个能同时描述这两种不同动力学行为的非线性模型. 关键词： p53-Mdm2负反馈回路 非衰减振荡和衰减振荡 非线性动力学模型     

利用核磁共振法探讨类泛素媒介的信息传导分子机制

转译后类泛素修饰调控多项细胞活动,此信息传导的途径为：第一步将类泛素(SUMO)接于E1 活化蛋白,第二步将SUMO 转移到E2 共轭蛋白(Ubc9),然后帮助受体蛋白完成类泛素化,最后借由蛋白酶去除类泛素完成整个传导过程．受体蛋白的类泛素化调控基本上靠Ubc9 来辨识受体蛋白上的特殊类泛素序列(SM),在某些情况下亦可借由E3 辨识完成．而类泛素辨识序列功效的发挥则依赖于招慕含有类泛素辨识序列(SIM)的感应蛋白来实现．此外原核细胞的类泛素化皆有形成多聚类泛素(poly-SUMO)化的能力．多聚类泛素化修饰可被含多聚类泛素辨识序列(poly-SIM)的蛋白质如RNF4 识别,促进受体蛋白的多聚类泛素化,并导致目标蛋白的分解．该文综述了作者所在研究组近年来利用核磁共振法研究类泛素介导的信息传导分子机制方面的成果．     

DNA损伤致p53-Mdm2相互作用的非线性动力学模型(英文)

p53-Mdm2相互作用在DNA损伤的细胞响应方面起着非常重要的作用。最新实验结果表明,在受到各种辐射损伤而引起DNA损伤后,细胞中的p53蛋白浓度在单体细胞和群体细胞情况下,表现为非衰减振荡和衰减振荡两种不同的动力学行为。通过研究p53 -Mdm2负反馈回路的非线性动力学,分析了各种（特别是DNA损伤,p53和Mdm2浓度三者之间的）动力学关系,提出了一个能同时描述这两种不同动力学行为的非线性模型。 Exploring the nonlinear dynamics of the negative feedback loop composed of p53 and Mdm2 proteins, we propose a signal-response model to study the dynamical mechanism of the different oscillatory behaviors for the activities of p53 and Mdm2 proteins both in individual and population of cells. It is shown that the sustained and damped oscillatory dynamics could be described in a unified way when the dynamics of damage-derived signal is properly introduced.     

基于DNA损伤的蛋白调控网络研究

细胞生长的每个阶段都离不开蛋白质相互作用.研究细胞周期的功能、调控机理及参与调控的蛋白质之间的关系对生物工程等领域有重大的应用价值.本文通过研究电离辐射下生物体细胞的DNA损伤后,细胞内以p53为核心的扩展蛋白调控网络的功能、原理及其自修复机理,在现有蛋白网络基础上引入更多蛋白网络调控因子来建立蛋白调控网络,仿真模拟更为全面的细胞周期进程;并且从复杂网络图论和细胞周期调控两个方面分析扩展PMP调控网络的抗扰能力及自修复机理,结果表明:1)蛋白网络在对抗环境中出现的小扰动时具有较强的稳定性.但在面对蓄意攻击时网络的稳定性较差.2)受损的DNA能否被修复取决于p53蛋白的动力学行为,即低损伤与中损伤情况下,p53可诱导细胞周期进程阻滞来完成细胞的自修复;而当高损伤或过损伤时,p53蛋白浓度表现为周期振荡行为并诱导细胞凋亡.     

GYS2 与 p53 抑制 HBV 相关的肝癌进展

本文基于 Hill 动力学与 Michaelis-Menten 方程,建立理论模型研究糖原合酶2 (GYS2) 与 p53 蛋白抑制乙肝病毒(HBV)相关的肝癌进展。理论模型考虑乙肝病毒x蛋白 (HBx)、组蛋白脱乙酰基酶1 (HDAC1)与乙酰化的p53(p53AC) 结合形成复合体,抑制GYS2 表达,以及GYS2通过调控增强稳态 p53(Sp53) 表达,进而抑制肝癌(HCC)的发生发展。研究发现,GYS2 灵敏地调控 Sp53 表达上调,从而使得未乙酰化的Sp53(FSp53) 表达提升,抑制 HCC 的发生发展。部分 Sp53 经过 p300 蛋白乙酰化后与 HBx、 HDAC1 结合形成复合体,通过负反馈抑制 GYS2表达。通过考察不同浓度 HBx 条件下 GYS2 与 FSp53 的动力学特性,我们发现,较高浓度的 HBx 减弱了 GYS2 表达,进而弱化了下游 FSp53 的表达水平。另外,p300 与部分 Sp53 结合,也在一程度上调低了 FSp53 的表达水平,减弱了 FSp53 对 HCC 的抑制程度,从而促进了HCC 发生发展。理论结果符合实验,并进一步揭示 GYS2 与 p53调控的 HCC 的抑癌机理,可为设计阻断乙型肝炎向 HCC 转变通路的治疗方案提供理论依据。     

A mathematical model of a P53 oscillation network triggered by DNA damage

Taking the interaction between a DNA damage repair module, an ATM module, and a P53--MDM2 oscillation module into account, this paper presents a mathematical model of a P53 oscillation network triggered by a DNA damage signal in individual cells. The effects of the DNA damage signal and the delay time of P53-induced MDM2 expression on the behaviours of the P53 oscillation network are studied. In the oscillatory state of the P53--MDM2 oscillator, it is found that the pulse number of P53--P oscillation increases with the increase of the initial DNA damage signal, whereas the amplitude and the period of P53--P oscillation are fixed for different initial DNA damage signals, and the period numbers of P53--P oscillations decrease with the increase of time delay of MDM2 expression induced by P53. These theoretical predictions are consistent with previous experimental results. The combined negative feedback of P53--MDM2 with the time delay of P53-induced MDM2 expression causes oscillation behaviour in the P53 network.     

基于分子动力学和自由能计算研究小分子对HIF-VHL相互作用的抑制机理

蛋白-蛋白相互作用涉及多种生理过程. 其中HIF-VHL作为局部缺血性心脏病的重要靶标得到了学术界和工业界的广泛关注. 本文使用分子动力学模拟和结合自由能计算研究pro-like的小分子抑制剂对VHL-HIF的抑制机理. Pro-like抑制剂能够与HIF竞争性地结合在VHL蛋白上,从而破坏VHL-HIF相互作用. 基于抑制机理给出了pro-like抑制剂的优化策略.