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HIV-1整合酶四聚体结构模拟及其活性位点分析
  • ISSN号:1007-7626
  • 期刊名称:《中国生物化学与分子生物学报》
  • 时间:0
  • 分类:R914[医药卫生—药物化学;医药卫生—药学]
  • 作者机构:[1]中国人民武装警察部队医学院基础医学部药物设计实验室,天津300162, [2]中国人民武装警察部队医学院,职业与环境危害生物标志物天津市重点实验室,天津300162, [3]南开大学元素有机化学国家重点实验室,天津300071
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.30472166);天津市科技攻关计划重点科技攻关专项基金(No.06YFGZSH07000)
中文摘要:

HIV-1复制需要HIV-1整合酶将其环状DNA整合进宿主DNA中,这其中包括2个重要反应,即“3′-加工”和“链转移”,两者均由HIV-1整合酶催化完成.阻断其中的任一反应,都能达到抑制HIV-1复制的目的.因此,了解HIV-1整合酶的完整结构和聚合状态,对深入探讨其作用机理及设计新型抑制剂具有重要的指导作用.然而,迄今为止仅有HIV-1整合酶单独结构域的晶体结构可供参考,而其全酶晶体结构尚未获得解析.本研究利用分子模拟技术,通过蛋白质-蛋白质/DNA分子对接、动力学模拟等方法,构建了全长整合酶四聚体的结构模型、HIV-1DNA与整合酶复合物的结构模型,进一步从理论上证实HIV-1整合酶是以四聚体形态发挥催化作用,明确“3′-加工”和“链转移”在HIV-1整合酶上的催化位点.同时,通过与作用机理相似的细菌转座子Tn5转座酶等的结构比对,推测HIV-1整合酶的核心结构域中应有第2个Mg^2+存在,其位置螯合于Asp64与Glu152之间.在HIV-1整合酶结构研究的基础上,有望进一步设计出新的抗艾滋病药物.

英文摘要:

The replication of the HIV-1 requires the integration of the cyclic DNA into the host DNA by the HIV-1 integrase, which includes two important reactions, 3'-processing and strand transfer, both completed by the HIV-1 integrase. Disrupting either of the reactions will fulfill the purpose of inhibiting the replication of HIV-1. Therefore, an in-depth understanding of the complete structure and assembly state of the HIV-1 integrase provides significant directions for insightful investigation of the mechanism and the inhibitor design against this integrase. However, there are crystal structures of a single domain of the HIV-1 integrase so far, whereas the crystal structure of the entire enzyme is not yet determined. This research utilized molecular modeling techniques, including protein-protein/DNA molecular docking and dynamic simulation methods, to construct the structure model of the integrase tetramer of full length and its complex with the HIV-1 DNA. The results further proved in theory that the HIV-1 integrase catalyzes reactions in a tetramer state and verified the catalytic sites of the HIV-1 integrase during 3′-processing and strand transfer. Meanwhile, the structural comparison between the HIV-1 integrase and Tn5 transposase of similar mechanism predicted the existence of a second Mg^2+ in the core domain of the HIV-1 integrase, chelated between Asp64 and Glu152. Based on this research of the HIV-1 integrase structure, drug design against AIDS will be facilitated and hopefully enhanced to a considerable extent.

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期刊信息
  • 《中国生物化学与分子生物学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国生物化学与分子生物学会 北京大学
  • 主编:周春燕
  • 地址:北京市学院路38号北京大学医学部
  • 邮编:100083
  • 邮箱:shxb@bjmu.edu.cn
  • 电话:010-82801416
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-7626
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3870/Q
  • 邮发代号:82-312
  • 获奖情况:
  • 被美国《CA》列入世界引用频次最高的《千种表》
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国生物科学数据库,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)
  • 被引量:9731