生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳海峰課題組指導(dǎo)兩名本科生在天然無規(guī)蛋白的溶劑化模型研究中取得重要進(jìn)展
近日，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳海峰教授課題組在《J. Chem. Inf. Model.》期刊在線發(fā)表名為Balanced Solvent Model for Intrinsically Disordered and Ordered Proteins的研究成果，該研究為天然無規(guī)蛋白的功能研究提供了一種新的溶劑化模型。上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院穆俊曦與潘政松為共同第一作者，生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳海峰教授為通訊作者，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物信息學(xué)與生物統(tǒng)計(jì)學(xué)系為該文章第一通訊單位。
天然無規(guī)蛋白是一類在生理?xiàng)l件下沒有確定三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。它在人類蛋白質(zhì)組中的含量超過51%。它與惡性腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病以及糖尿病等復(fù)雜疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。由于天然無規(guī)蛋白具有構(gòu)象多樣性的特點(diǎn)，導(dǎo)致主要的結(jié)構(gòu)表征方法與預(yù)測(cè)方法（AlphaFold）都面臨著重大挑戰(zhàn)。而分子動(dòng)力學(xué)模擬能在原子水平探索蛋白質(zhì)的各種構(gòu)象變化，是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)表征方法的重要補(bǔ)充。而溶劑化模型與分子力場(chǎng)是分子動(dòng)力學(xué)模擬的基礎(chǔ)，一定程度上決定模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
陳海峰課題組通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了一套新的溶劑化模型TIP4P-B（圖1），測(cè)試結(jié)果表明TIP4P-B比現(xiàn)有溶劑化模型能夠更好重現(xiàn)天然無規(guī)蛋白的均方回轉(zhuǎn)半徑，同時(shí)保留原有溶劑化模型能夠預(yù)測(cè)其化學(xué)位移等優(yōu)點(diǎn)。
由于天然無規(guī)蛋白的功能是由其構(gòu)象集合決定的，新的溶劑化模型為準(zhǔn)確采樣天然無規(guī)蛋白的構(gòu)象集合奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為建立天然無規(guī)蛋白的序列無規(guī)功能新范式提供一套新方法。TIP4P-B溶劑化模型對(duì)于揭示與天然無規(guī)蛋白相關(guān)的復(fù)雜疾病的發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制以及為靶向天然無規(guī)蛋白的藥物發(fā)現(xiàn)具有重要的意義。
圖1. 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化溶劑化參數(shù)
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該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2020YFA0907700）以及國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（21977068與31770771）資助。
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論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jcim.1c00407
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