论文部分内容阅读
蛋白质-蛋白质相互作用在有机体生命活动中发挥着重要作用，参与诸如基因调控、免疫应答、信号转导、细胞组装等众多生命过程。阻断或者调控蛋白质-蛋白质相互作用在疾病治疗领域具有重大研究意义。根据分子量大小，作用于蛋白质-蛋白质相互作用的药物可以分为:有机小分子、多肽和抗体蛋白。与有机小分子和抗体蛋白相比，多肽类药物在靶标特异性和亲和性等方面显示出卓越的优点，激发了广大研究者的研究热情。 大多数多肽类药物由天然产物或者通过合理设计的方法得到，但是却是一个耗时且花费巨大的过程。计算机技术的快速发展使得利用计算手段设计多肽成为一种极具发展潜力的获得活性多肽的方法。基于蛋白质-蛋白质相互作用中热点残基的概念，本文发展了一种只需要一个骨架片段库和几个关键锚点(anchor)残基就可以从头进行多肽设计的方法。该方法适用于设计作用于任意蛋白质-蛋白质相互作用体系的多肽配体，可为多肽药物的设计与研发提供帮助。 人程序性细胞死亡蛋白1(hPD-1)及其配体hPD-L1参与的通路在免疫反应中具有重要作用，阻断该通路成为癌症治疗的重大突破点。我们以hPD-1/hPD-L1的复合物晶体结构(PDB ID4ZQK)为出发点，将hPD-L1界面上的5个残基Y56、R113、A121、D122和Y123定义为关键anchor，采用上述发展的从头设计多肽的方法，设计了可与hPD-1结合的多肽配体。从设计的多肽库中，挑选了4条多肽进行生物实验测试，并对4条多肽中结合亲和力最强的一条多肽做了深入分析。此外，为了探究anchor残基对设计结果的影响，本文还使用其他anchor残基组合设计了多肽。 表面等离子体共振(SPR)实验测试结果表明以Y56、R113、A121、D122和Y123为anchor残基设计的多肽与hPD-1结合亲和力的KD值在几个微摩尔左右，其中，结合最强的一条多肽Ar5Y_4的KD值为1.38μM，与内源性配体hPD-L1（KD=1.15μM）相当;Ar5Y_4与hPD-L1竞争性结合hPD-1的SPR实验表明Ar5Y_4可以抑制hPD-1与hPD-L1之间的相互作用。hPD-1多肽配体的设计验证了我们发展的从头设计多肽方法的有效性及实用性;设计的这些多肽可以作为hPD-1先导肽，为抗肿瘤药物的研究奠定基础。