论文部分内容阅读
我们的工作都是从结构生物学基础出发，结合多种生物化学与分子生物学方法，提出并验证反应的作用机制并为相关疾病的治疗药物设计提供新的靶点。论文包括两部分，第一部分是关于Z突变导致α1-抗胰蛋白酶结构功能异常的分子机制研究。Z突变(Glu342Lys)引起的α1-抗胰蛋白酶(α1-antitrypsin，α1-AT)的功能缺陷也是一种典型的构象病，会导致大部分（约85％）合成的α1-AT不能正确折叠和分泌。因而以多聚体的形式聚集在肝脏，引起肝细胞损伤导致肝硬化和肝炎等疾病。同时由于α1-AT分泌不足，血浆中只有少量Zα1-AT单体，不能有效控制白细胞释放的弹性蛋白酶的活性，因而引起肺气肿。本研究中我们解析了Zα1-AT的三维晶体结构，并系统地分析了342位残基对α1-AT蛋白折叠、抑制活性、蛋白构象和三维空间结构的影响。提出了Zα1-AT折叠和多聚形成机制，即Glu342所在的中心片层(strand5ofβ-sheet A，s5A)嵌入中心片层结构是α1-AT折叠的关键步骤，突变导致这一步骤的缺陷会引起α1-AT的错误折叠和多聚。而通过靶向该部位可以部分更正这种缺陷，这为后续针对Zα1-AT缺失病变的治疗药物的设计提供新的靶点。第二部分是小分子化合物腺花素抑制过氧化物氧还酶的结构生物学机制研究。越来越多研究表明过氧化物氧还酶(Peroxiredoxins，Prxs)可以作为很多疾病（如肿瘤，心血管机能障碍，神经退行性病变等）的药物靶点或诊断标记。Prxs主要通过一对保守的半胱氨酸作为催化活性中心，调控过氧化物的浓度。我们实验室之前的研究成果发现腺花素(Adenanthin，Ade)，一种天然小分子化合物，可以通过特异性修饰Prx1/2上保守的半胱氨酸，抑制它们的过氧化物氧还酶活性，从而上调H2O2和C/EBPβ，最终诱导早幼粒细胞(APL)的细胞分化。本研究中我们通过竞争实验发现还原型腺花素可以竞争性抑制腺花素对Prx1/2的共价修饰，提示Prxs和腺花素反应第一步是腺花素先非共价可逆地结合于Prx1/2表面特异的口袋。Prx1的定点突变和Prx1突变体亲和力检测表明腺花素结合于Prx1表面C52口袋即Prx1的催化活性口袋（C52和C173这一对保守的半胱氨酸组成）的附近，与F50，L147，V51这三个残基相互作用。同时我们解析了Prx1C52S、Prx1C52S-Ade和Prx2C51D-Ade的晶体结构，这些结构进一步证明腺花素特异性地共价修饰Prx1的C173。并且说明共价键形成后复合物构象会发生改变，和C173共价结合的腺花素会离开原来的结合口袋，伸展于溶液中。Prxs和腺花素反应分子机制的阐述为将来腺花素的改造和针对Prxs的药物设计提供理论基础。