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HCV NS3/4A蛋白酶与Faldaprevir类似物的分子识别机制及其复合物运动模式
  • ISSN号:1000-3061
  • 期刊名称:《生物工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641.3[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]成都大学 四川抗菌素工业研究所 药食同源植物资源开发四川省高校重点实验室,四川成都610106, [2]乐山师范学院化学学院,四川乐山614004
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.11247018,11147175); 四川省教育厅科研重点项目(No.12ZA066); 乐山市科技计划项目(No.14SZD018)资助
中文摘要:

Faldaprevir类似物(Faldaprevir analogue molecule,FAM)能有效抑制HCV NS3/4A蛋白酶的催化活性,是一种潜在抗HCV先导化合物。通过生物信息学统计分析了已报道的HCV NS3/4A蛋白酶晶体结构,得到了FAM-HCV NS3/4A蛋白酶晶体结构。对FAM-HCV NS3/4A蛋白酶复合物进行了20.4 ns的分子动力学模拟,重点从氢键和结合自由能两个角度分析了二者分子识别中的关键残基及结合驱动力。氢键和范德华力是促使FAM特异性结合到蛋白V132?S139、F154?D168、D79?D81和V55的活性口袋中的主要驱动力,这与实验数据较为吻合。耐药性突变实验分析了R155K、D168E/V和V170T定点突变对FAM分子识别的影响,为可能存在的FAM耐药性提供了分子依据。最后,用自由能曲面和构象聚类两个方法探讨了体系的构象变化,给出体系的4种优势构象,为后续的基于HCV NS3/4A蛋白酶结构的Faldaprevir类似物抑制剂分子设计提供一定的理论帮助。

英文摘要:

Faldaprevir analogue molecule(FAM) has been reported to effectively inhibit the catalytic activity of HCV NS3/4A protease, making it a potential lead compound against HCV. A series of HCV NS3/4A protease crystal structures were analyzed by bioinformatics methods, and the FAM-HCV NS3/4A protease crystal structure was chosen for this study. A 20.4 ns molecular dynamics simulation of the complex consists of HCV NS3/4A protease and FAM was conducted. The key amino acid residues for interaction and the binding driving force for the molecular recognition between the protease and FAM were identified from the hydrogen bonds and binding free energy analyses. With the driving force of hydrogen bonds and van der Waals, FAM specifically bind to the active pocket of HCV NS3/4A protease, including V130-S137, F152-D166, D77-D79 and V55, which agreed with the experimental data. The effect of R155 K, D168E/V and V170 T site-directed mutagenesis on FAM molecular recognition was analyzed for their effect on drug resistance, which provided the possible molecular explanation of FAM resistance. Finally, the system conformational change was explored by using free energy landscape and conformational cluster. The result showed four kinds of dominant conformation, which provides theoretical basis for subsequent design of Faldaprevir analogue inhibitors based on the structure of HCV NS3/4A protease.

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期刊信息
  • 《生物工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院微生物研究所 中国微生物学会
  • 主编:杨胜利
  • 地址:北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所内B401室
  • 邮编:100101
  • 邮箱:cjb@im.ac.cn
  • 电话:010-64807509
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3061
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1998/Q
  • 邮发代号:82-13
  • 获奖情况:
  • 北京市优秀科技期刊期刊奖,中国科协首届优秀学术期刊奖,2000年中科院优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:18441