论文部分内容阅读
已知人纤溶酶原Kringle 5通过诱导内皮细胞凋亡而具有更强的抗血管生成作用,是一种新型的新生血管抑制剂,在肿瘤治疗以及其它与血管增生有关的疾病治疗方面具有潜在临床价值和广阔的应用前景。但目前,对于Kringle 5的体内结合受体以及Kringle 5与其体内受体之间的结合机理研究甚少。前期实验室已经用Ph.D.-7噬菌体展示肽库和酶联免疫吸附法筛选和验证与Kringle 5有亲和力的短肽序列(IGNSNTL)。基于此,我们通过BLAST工具对Kringle 5受体进行搜索,以E值、匹配程度和结构域功能等原则进行筛选,然后以ligand blot、前沿色谱、细胞功能实验和分子动力学模拟进行验证,并进一步揭示Kringle 5与其受体分子之间的作用机理,为基于Kringle5受体新型药物的筛选和研发奠定一定的基础。(1)以短肽序列(IGNSNTL)为模板,采用BLAST工具进行搜索比对,按照序列匹配程度、序列是否在功能区和E值等原则进行筛选,初步确定层粘连蛋白α3链是Kringle 5在体内的可能受体,且其LG1结构域与Kringle 5之间存在相互作用;采用Easymodeller 4.0软件成功构建LG1的三维结构,并通过分子动力学技术进行进一步优化和SAVES在线评估。结果表明所得LG1构型的骨架、空间结构和能量是合理的。(2)在成功克隆、表达和分离纯化Kringle 5和LG1的基础上,生物素标记Kringle5,以BSA作为对照,通过ligand blot实验,直观的揭示了Kringle 5与LG1之间存在特异性相互作用。在成功构建固定化Kringle 5色谱柱的基础上,通过前沿分析得出Kringle 5与LG1之间存在剂量依赖关系,结合常数Ka为4.3×105 L/mol,并且所有突破时间都与LG1浓度呈现负相关;Kringle 5以单层吸附的方式固定在硅胶的表面,该固定相与LGI之间只存在一种类型的结合位点。(3)通过不同浓度的重组Kringle 5对内皮细胞的增殖和凋亡实验表明,Kringle 5对内皮细胞有效抑制浓度IC50为250 nM,且内皮细胞是被Kringle 5以剂量依赖的方式诱导凋亡,表明内皮细胞与Kringle 5结合后一定激发了细胞的凋亡信号,导致细胞死亡。重组Kringle 5与层粘连蛋白结合后对细胞的增殖和凋亡实验表明,层粘连蛋白α3抗体可以阻止Kringle 5与层粘连蛋白α3的结合,进而阻断了Kringle 5诱导细胞凋亡和抑制增殖的过程,说明层粘连蛋白α3参与这些过程,是Kringle 5在内皮细胞表面的一个受体。(4)采用分子对接和分子动力学模拟Kringle 5和LG1之间的相互作用过程。?G为负值,说明它们可以自发结合,且静电力为主要驱动力。在结合过程中Kringle 5中Arg10和Pro83贡献较大,在分别突变后,原本由Arg10贡献的静电力减少55.7%,由Pro83贡献的极性自由能增加71.7%,均不利于结合,表明在结合过程中Arg10和Pro83为关键氨基酸残基。(5)此外,通过分子动力学模拟得知LG1在与Kringle 5结合过程中,loop1、loop2、coil1、coil2和coil4发生波动,coil3(140-143)由无规则卷曲变α为螺旋,α1螺旋(148-153)变为规则卷曲,说明在相互作用时发生诱导契合过程。同时这些波动均位于β片层的边缘,类似于其他LG结构域中的Ca2+结合位点。上述研究,不仅理论预测和实验验证了LG1结构域是Kringle 5在内皮细胞表面的一个受体,而且为Kringle 5及其特异性受体的结合机理提供了新的视角,并且也为针对病理性血管生成的新型药物开发提供了重要参考。