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基于同源建模和分子对接技术研究不同物种乙酰胆碱酯酶和有机磷农药的相互作用

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农业与技术 2024年第3期44卷 26-31页

作者：王佳琪呼伦贝尔市农畜产品质量安全中心/呼伦贝尔市农牧业检验检测中心内蒙古呼伦贝尔021000

研究25种有机磷农药与30个不同物种乙酰胆碱酯酶(Acethlcholinesterase, AChE)的相互作用,分析分子结合过程中的关键氨基酸残基所产生的正向作用,并阐明内在结合机制。旨在为对有机磷农药敏感的AChE定点突变寻找潜力位点和为有机磷农药... 详细信息

研究25种有机磷农药与30个不同物种乙酰胆碱酯酶(Acethlcholinesterase, AChE)的相互作用,分析分子结合过程中的关键氨基酸残基所产生的正向作用,并阐明内在结合机制。旨在为对有机磷农药敏感的AChE定点突变寻找潜力位点和为有机磷农药中毒的治疗在分子结构层面提供理论依据。30个物种AChE蛋白质序列来自于NCBI和Uniport;25种有机磷农药二维结构分子来自于ZINC15在线检索器,三维结构模型使用Chem 3D软件生成;模板蛋白晶体结构来自于ProteinDataBank数据库;同源建模采用SWISS-MODEL服务器进行3D结构建模;采用UCLA-DOELAB-SAVESv6.0在线服务器进行模型质量评估;分子对接采用Discovery Studio 2019软件中Flexible Docking模块进行。同源建模结果经过SAVESv6.0服务器的ERRAT、Verift-3D和PROCHECK程序评估质量可靠可进行下一步分子对接研究。分子对接结果显示绝大部分物种的AChE对25种有机磷农药都有亲和力,仅个别有机磷农药对某些物种未体现出对接构象,而不同物种与不同有机磷农药分子以氢键、疏水作用等相互作用提供结合力,分子作用模式符合外周阴离子位点、酰胺骨架、酰基口袋、氧离子洞和芳香引导机制等乙酰胆碱酯酶功能位点假说。与大部分有机磷农药展现出普遍亲和力的物种如家蝇、桔小实蝇、三化螟和斜纹夜蛾等可作为有机磷农药快检的新酶源开展研究。

关键词：有机磷农药乙酰胆碱酯酶同源建模分子对接

大豆球蛋白A1a亚基同源建模及抗原表位的预测

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食品与发酵工业 2022年第8期48卷 22-27页

作者：付杨席俊陈慧彬陈阳河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001

为探究大豆球蛋白A1a(Glycinin A1a)亚基的线性B细胞表位,在美国国家生物信息技术中心(National Center of Biotechnology Information,NCBI)数据库中索引到Glycinin A1a亚基的氨基酸序列,利用一系列生物信息软件对该亚基进行一级结构... 详细信息

为探究大豆球蛋白A1a(Glycinin A1a)亚基的线性B细胞表位,在美国国家生物信息技术中心(National Center of Biotechnology Information,NCBI)数据库中索引到Glycinin A1a亚基的氨基酸序列,利用一系列生物信息软件对该亚基进行一级结构、二级结构分析,预测出的线性B细胞表位为^(24)EQPQQN^(29)、^(40)KPDNRI^(45)、^(56)NPNNK^(60)、^(80)RRPSYTNG^(87)、^(114)PQQPQQRGQS^(123)、^(197)QEQGGHQSQKGKHQQEEENE^(216)、^(247)NEGED^(251)、^(267)PPTDEQQQRP^(276)、^(285)DEKPQCKGK^(293)、^(299)RPRGS^(303)。再使用SWISS-MODEL对Glycinin A1a亚基的三级结构完成同源建模,使用DiscoTope 2.0 Server对大豆球蛋白A1a亚基进行构象表位预测。这为进一步探究大豆致敏表位缩小了范围,为后期大豆球蛋白A1a亚基过敏原检测提供参考。

关键词：大豆球蛋白A1a亚基同源建模线性表位构象表位生物信息学

利用同源建模、分子模拟和分子对接技术分析家蚕中碳酸酐酶的结构和催化机制

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现代食品科技 2022年第1期38卷 159-164页

作者：陈胤熹黎菁菁罗佳伟郑少鹏余洁婷黄嘉惠李鑫尧余铭怡郝锦亨黎佩瑜古伟明吴易达曹诗林赖林浩佛山科学技术学院食品科学与工程学院广东佛山528000 华南农业大学食品学院广东广州510641 广东工业大学轻工化工学院广东广州510006 暨南大学理工学院广东广州510640 华南理工大学食品科学与工程学院广东广州510640

该研究以来源于家蚕的碳酸酐酶为研究对象,利用同源建模建立了家蚕碳酸酐酶的三维结构并预测了其潜在的活性区域。随后,利用Autodock-Vina对家蚕碳酸酐酶和底物进行分子对接,分析和评价了对接模型以及与乙酸对硝基苯酯底物对接过程中的... 详细信息

该研究以来源于家蚕的碳酸酐酶为研究对象,利用同源建模建立了家蚕碳酸酐酶的三维结构并预测了其潜在的活性区域。随后,利用Autodock-Vina对家蚕碳酸酐酶和底物进行分子对接,分析和评价了对接模型以及与乙酸对硝基苯酯底物对接过程中的相互作用。经分子动力学模拟和MM/PBSA,分析催化过程中家蚕碳酸酐酶的均方根偏差、溶剂可及面积以及径向分布函数。结果表明:建模所得的酶结构可靠性良好(完全允许区域为89.3%,允许区域10.3%,总和超过了99%);家蚕碳酸酐酶与底物的对接结合能为-6.1 Kcal/mol;范德华力在家蚕碳酸酐酶和底物的结合中占主导地位,而极性溶剂化对结合有显著的反作用;家蚕碳酸酐酶与底物的相互作用的区域为:138L~150V和209L~217C;同源建模所得的家蚕碳酸酐酶结构稳定(模拟最后50 ns RMSD值约0.35 nm)。该研究对后续进一步理性设计和改造家蚕碳酸酐酶提供了一定的理论支持。

关键词：碳酸酐酶同源建模活性区域分子动力学模拟

GPR35受体同源建模及其与嗜氮酮类化合物的分子对接

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天津师范大学学报(自然科学版) 2023年

作者：任聪温泽宇宋昱于大永曹洪玉史丽颖大连大学生命健康学院

为了筛选出最具潜力的GPR35受体激动剂，基于已知的GPR35受体一级序列，采用同源建模的方法构建GPR35受体晶体结构模型，通过Loop环区、分子动力学和加膜等操作对构建的模型进行优化，进一步利用Schrodinger Suite 2017软件对所构建的GP... 详细信息

为了筛选出最具潜力的GPR35受体激动剂，基于已知的GPR35受体一级序列，采用同源建模的方法构建GPR35受体晶体结构模型，通过Loop环区、分子动力学和加膜等操作对构建的模型进行优化，进一步利用Schrodinger Suite 2017软件对所构建的GPR35受体晶体结构模型与52个嗜氮酮类化合物进行分子对接研究，并阐明了文献报道药物与受体蛋白的作用方式，最终得到可用于分子对接的最优模型，模型的合理性及可靠性运用拉氏图和Profile-3D方法进行评估。评估结果显示，最优模型的拉式图合格，Verify Score为107.84。以药物与受体蛋白对接分数的平均值为阈值，结合对接分数和作用方式，最终筛选得到10个最具潜力的GPR35受体激动剂。

关键词： GPR35受体激动剂同源建模嗜氮酮类化合物分子对接

基于药效团模型与同源建模技术的邻苯二甲酸酯生物降解增强研究

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基于药效团模型与同源建模技术的邻苯二甲酸酯生物降解增强研究

作者：周梦莹华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

邻苯二甲酸酯（phthalic acid esters,简称PAEs）,又名酞酸酯,是一类广泛应用于塑料等工业领域和消费领域的无卤草酸盐。PAEs具有高脂溶性、低水溶性、高辛醇-水分配系数等一系列特征,在土壤、污泥、水体等介质中普遍检出。PAEs具有致... 详细信息

邻苯二甲酸酯（phthalic acid esters,简称PAEs）,又名酞酸酯,是一类广泛应用于塑料等工业领域和消费领域的无卤草酸盐。PAEs具有高脂溶性、低水溶性、高辛醇-水分配系数等一系列特征,在土壤、污泥、水体等介质中普遍检出。PAEs具有致畸性、致突变性、致癌性及生殖毒性,在环境中化学性质稳定,不易降解,PAEs的监测和去除受到了广泛关注。目前的处理工艺对环境中PAEs的去除仍不够彻底,寻求环境友好型PAEs替代物,并提高PAEs在污染场地的生物修复效率,是目前研究的热点方向。本研究在保留PAEs作为增塑剂功能的条件下,通过分子修饰获得兼具高生物降解性、低生物毒性的PAEs衍生物分子,以代替环境中PAEs物质,减少其环境危害;并借助计算机辅助的蛋白质工程对环境中的PAEs降解酯酶进行氨基酸突变修饰,提高其对污染环境中PAEs的生物降解能力。在环境友好型PAEs衍生物分子设计方面,本文研究了污水处理厂中13种PAEs的生物降解性与毒性,并通过分子修饰提高PAEs的生物降解性并降低其生物毒性:采用阈值法综合评价13种PAEs的综合活性,构建PAEs生物降解与毒性多效应综合药效团模型,由此设计出40种PAEs（以HEHP、DNOP、DUP为模板分子）衍生物分子。通过环境友好性和功能性评价,共筛选出2种环境友好型PAEs衍生物分子（HEHP-Anthryl、HEHP-Naphthyl）。与修饰前相比,HEHP-Anthryl的生物降解性与毒性分别改善了 27.02%和36.93%,HEHP-Naphthyl的生物降解性提高了 38.27%,生物毒性降低了 54.56%。在高效PAEs降解酯酶替代物设计方面,本研究还以6种优先控制PAEs污染物（DBP、DEP、DMP、DNOP、BBP、DEHP）为研究对象,以从土壤Bacillus subtile中分离获得的PAEs降解酯酶CarEW（PDB ID:1C7I）为模板,采用迭代饱和突变策略对其关键氨基酸进行突变,通过同源建模方法构建结构合理的PAEs降解酯酶替代物,共设计了 285个单位点和多位点取代的PAEs降解酯酶替代物,其中207个PAEs降解酯酶替代物对6种PAEs的降解性均优于修饰前,其中6位点取代酶1C7I-6-9的降解性能相较修饰前提升幅度最高达84.21%。此外,本文还设计出11种兼具热稳定性的高效PAEs降解酯酶替代物。通过基于田口实验方法的分子动力学模拟PAEs降解酯酶替代物降解PAEs的最佳外部应用环境条件（pH,温度,表面活性剂,有机质,促氧剂,电压,污染物浓度）,相较不考虑外部应用环境时降解效果提高13.04%。本文采用计算机辅助设计的手段,设计出兼具高生物降解性与低生物毒性的环境友好型PAEs衍生物分子及高效PAEs降解酯酶替代物,分别从污染源头预防与污染末端治理角度实现对环境中PAEs的综合管理,为我国的PAEs污染控制提供了一定的理论指导。

关键词：邻苯二甲酸酯(PAEs) 计算机辅助设计分子对接分子动力学药效团模型同源建模

G蛋白偶联受体34同源建模及其与lysoPS类似物对接研究

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化学研究与应用 2022年第4期34卷 722-729页

作者：姜媛肖冰茹曹洪玉大连大学生命科学与技术学院辽宁大连116622 大连大学医学院辽宁大连116622

G蛋白偶联受体34(GPR34)在肥大细胞、肿瘤组织和人体免疫器官中高度选择性表达,但因属于膜蛋白,其三维结构难以测定,不能从分子水平上分析其与药物作用情况。本文选用PDB数据库中与GPR34一级序列同源性最高的4NTJ为模版蛋白进行同源建模... 详细信息

G蛋白偶联受体34(GPR34)在肥大细胞、肿瘤组织和人体免疫器官中高度选择性表达,但因属于膜蛋白,其三维结构难以测定,不能从分子水平上分析其与药物作用情况。本文选用PDB数据库中与GPR34一级序列同源性最高的4NTJ为模版蛋白进行同源建模,运用拉氏图和Profile-3D进行评估,通过加膜限制和loop区能量优化等方法最终得到合理并且可信度高的3D结构模型。最优模型Verify Score为124.97(期望Verify Score值区间为69.071 1~153.491),预测分析得到14个可能的活性位点。通过最陡下降法和共轭梯度法构建GPR34激动剂分子的最低能量结构,将激动剂分子与预测的蛋白3D结构模型上的活性位点进行分子模拟对接,根据对接模型比较不同激动剂分子与不同蛋白活性位点的相互作用。实验结果对设计GPR34激动剂分子和进一步研究GPR34的结构和功能具有理论指导意义。

关键词： G偶联蛋白受体34 同源建模活性位点分子对接

拟南芥转酮醇酶蛋白AtTKL1的同源建模及与α-三联噻吩结合作用分析

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高等学校化学学报 2015年第4期36卷 682-686页

作者：赵斌霍静倩邢继红齐萌张金林董金皋河北农业大学植物保护学院真菌毒素与植物分子病理学实验室保定071000

以玉米转酮醇酶(1ITZ)的晶体结构为模板,对拟南芥转酮醇酶(At TKL1)的三维结构进行模拟和优化.利用生物信息学方法,确定其氨基酸结合位点为His143,Gly234,Asn263,Arg434,Ser461,Gln488,Phe515,His539,Asp547和Arg598,催化氨基酸位点为His103和His340.通过分子模拟确定α-三联噻吩与At TKL1的活性口袋可有效结合,且At TKL1的催化位点和结合位点为其与α-三联噻吩结合的关键位点.利用荧光猝灭光谱技术确定At TKL1与α-三联噻吩之间存在结合作用;酶活力检测结果表明加入α-三联噻吩后转酮醇酶蛋白的活性降低,进一步验证了At TKL1与α-三联噻吩之间的相互作用.

关键词：转酮醇酶 α-三联噻吩同源建模分子对接

同源建模技术在先天性心血管疾病机制研究中的应用

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国际儿科学杂志 2022年第2期49卷 83-87页

作者：孙祺(综述) 刘彩霞(审校者) 山西医科大学儿科医学系太原030001

先天性心血管疾病是一类由于遗传、环境及妊娠期感染等多因素相互作用而导致的先天性疾病,但确切的病因迄今尚不清楚。随着研究的逐步深入,越来越多的证据表明遗传因素在其发病机制中发挥重要作用。在心脏胚胎发育的过程中涉及许多基因... 详细信息

先天性心血管疾病是一类由于遗传、环境及妊娠期感染等多因素相互作用而导致的先天性疾病,但确切的病因迄今尚不清楚。随着研究的逐步深入,越来越多的证据表明遗传因素在其发病机制中发挥重要作用。在心脏胚胎发育的过程中涉及许多基因的参与,这些基因如果发生突变往往会导致先天性心血管疾病。同源建模作为一种通过计算机算法预测由于基因突变导致所形成的蛋白质结构及功能发生改变的技术,在先天性疾病发病机制研究中的应用已成为未来的趋势。该文旨在对同源建模技术在先天性心血管疾病发病机制研究中的应用进行综述。

关键词：先天性心血管疾病同源建模基因突变

同源建模和分子对接揭示甜菊糖苷糖基化关键酶SrUGT76G1的构效关系

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中草药 2021年第24期52卷 7606-7615页

作者：张绍山杨云舒吕承承陈靳松庄艺刘圆吴卫西南民族大学青藏高原研究院四川成都610041 四川农业大学农学院四川成都611130 四川省羌彝药用资源保护与利用技术工程实验室四川成都610225

目的揭示甜菊糖苷糖基化关键酶SrUGT76G1的构效关系。方法采用RT-PCR法克隆各甜叶菊Stevia rebaudiana材料中的SrUGT76G1变异序列;采用原核表达系统—大肠杆菌和体外催化反应验证各变异序列功能;采用Modeller 9.17软件对SrUGT76G1各变... 详细信息

目的揭示甜菊糖苷糖基化关键酶SrUGT76G1的构效关系。方法采用RT-PCR法克隆各甜叶菊Stevia rebaudiana材料中的SrUGT76G1变异序列;采用原核表达系统—大肠杆菌和体外催化反应验证各变异序列功能;采用Modeller 9.17软件对SrUGT76G1各变异序列蛋白进行同源建模,利用AutoDock Vina工具进行对接分析。结果除变异序列N02序列和N03序列外,还分别从110和B1188材料中获取了2个变异序列110-3序列和B1188序列。各变异序列蛋白体外催化反应和催化效率比较分析结果表明,N02蛋白相较于UGT76G1(N01-1,AY345974.1)活性显著下降,特别是以甜茶苷、甜菊糖苷(stevioside,ST)和莱鲍迪苷D(rebaudioside D,RD)为糖基受体底物时,B1188、N03和110-3蛋白对糖苷的糖基化功能已丧失;同源建模和分子对接分析发现由于各变异序列蛋白中氨基酸残基的改变,导致翻译形成的蛋白三维空间结构改变,导致无法完全包裹催化底物。结论SrUGT76G1形成的活性口袋能否较好地包裹糖基受体底物是其活性强弱和有无的关键。

关键词：甜叶菊甜菊糖苷 SrUGT76G1 同源建模分子对接