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凝血-纤溶系统多肽类抑制剂的计算机辅助设计与理论研究

凝血-纤溶系统多肽类抑制剂的计算机辅助设计与理论研究

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作者：刘格福州大学

学位级别：硕士

由凝血和纤溶通路所组成的凝血-纤溶系统是保持人体正常止血和血流通畅的复杂多因素调节平衡体,其直接参与血栓形成与肿瘤迁移等重大病理过程。针对凝血-纤溶系统,发现安全有效的新型抗血栓、抗肿瘤先导分子是现代药物研究的热点方向之... 详细信息

由凝血和纤溶通路所组成的凝血-纤溶系统是保持人体正常止血和血流通畅的复杂多因素调节平衡体,其直接参与血栓形成与肿瘤迁移等重大病理过程。针对凝血-纤溶系统,发现安全有效的新型抗血栓、抗肿瘤先导分子是现代药物研究的热点方向之一。由于多肽结合了化学小分子和抗体类药物的优点,其在凝血-纤溶系统相关靶标的抑制剂开发中展现出巨大前景。本论文以两种凝血-纤溶系统中重要丝氨酸蛋白酶(尿激酶和凝血因子XIa)为靶标,采用计算机辅助设计方法,分别对前人已发现多肽类抑制剂的氨基酸序列进行大规模优化与改造,并从理论角度对所设计多肽抑制剂的亲和力和选择性进行了系统评价。本论文的研究工作主要包括以下两个方面:1.尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinase-type plasminogen activator,upa)多肽类抑制剂的设计与理论研究。upa通过激活纤溶酶进而触发肿瘤细胞迁移,在肿瘤侵袭和转移过程中起重要作用。在本工作中,以人源upa为靶标,通过计算机辅助方法,对团队前期发现的鼠源upa选择性多肽抑制剂IG2进行大规模改造与理论评价。首先,利用已知鼠源upa与3条多肽的亲和力实验数据对计算策略进行验证,结果表明基于分子动力学模拟的结合自由能与实验值呈现线性相关。随后,对IG2进行单点和双点突变改造,共得到221条全新多肽序列,借助以上被验证的计算模拟策略,系统性地评估了改造多肽与人源upa的结合强度。最终,从理论水平上确认了亲和力最高的3条多肽,相较于IG2,这些多肽与人源upa形成了更多数目的氢键。同时,它们还对人源upa表现出高度选择性,这与关键残基的序列保守性分析一致。本工作可为后续基于人源upa为靶标的新型抗肿瘤多肽类药物开发提供理论参考与先导储备。2.凝血因子XIa(factor XIa,FXIa)多肽类抑制剂的设计与理论研究。FXIa在内源性凝血途径中起重要作用,是新一代抗凝剂的热门靶点,但到目前为止还未有已上市FXIa抑制剂。本工作通过计算模拟策略,开展FXIa多肽类抑制剂的设计和理论评价工作。首先,以已知多肽LW2为模板,对其进行单点和双点突变大规模改造设计,获得365条全新多肽序列。随后,基于分子动力学模拟和结合自由能计算,系统性评估了多肽与FXIa的结合强度,并在理论水平上,发现了2条对FXIa具有最强结合能力的选择性多肽。本工作可为后续基于FXIa为靶标的新型多肽类抗凝剂开发提供理论参考与先导储备。

关键词：多肽抑制剂凝血-纤溶系统凝血因子XIa 尿激酶型纤溶酶原激活剂upa 结合自由能计算

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