CYP17A1与膜结合状态的结构和动力学研究

来源 :第十二届全国量子化学会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingkewang
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  细胞色素P450 酶系(CYP)是由许多同工酶组成的超大家族,是一类能催化胆固醇、类固醇及其他脂质合成和药物代谢等多种反应的单加氧酶,在调节机体与外界环境的相互作用以及保持机体内环境稳定中起重要作用[1,2].CYP17A1(全称为细胞色素P450c17α)是细胞色素P450 酶系家族成员之一,该酶同时具有17α-羟化酶、17,20-裂解酶的活性,是一类典型的膜结合的双功能单氧酶,在类固醇性激素合成的途径中起关键作用,是治疗前列腺癌和乳腺癌的重要靶标[3,4].它可有效地抑制性激素的合成,从而控制癌细胞的转移.但由于缺乏其三维结构信息,相关药物的研究受到严重制约.2012 年,美国KANSAS 大学的E.E.Scott教授课题组首次报道了CYP17A1 的晶体结构信息[5].此外,膜磷脂在各种氧化还原配体间的促进和调节,以及作为底物的载体进入P450 酶并接近通道和活性部位等多方面起到重要作用.因此,为了模拟P450 酶系在人体中的真实环境,在计算时引入膜是非常必要的.目前为止,关于该酶系在膜磷脂存在情况下的结构与功能的理论研究工作鲜见报道.本文在膜磷脂存在的情况下,从原子水平对CYP17A1 的结构和功能进行深入系统地研究.通过全原子动力学模拟,探索CYP17A1 从膜表面插入膜的动态过程,并结合实验数据获得CYP17A1 蛋白与膜结合的角度、深度等结构特征,体现了CYP17A1 与膜结合过程存在特异相互作用,而非仅仅依靠简单的吸附作用.此外,本文发现膜与CYP17A1 结合后一定程度上影响了面向膜的底物进出蛋白通道的开合状况,这种情况在其他的P450 酶中也有体现[6,7].综上所述,本文阐述了CYP17A1 酶在人体中的真实环境中的结构特征及膜磷脂对于CYP17A1 酶结构的影响,为今后关于P450 酶系生物膜模拟提供了成熟可行的研究方案和技术手段.
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