论文部分内容阅读
血栓症（thrombosis），如中风和急性心肌梗塞，严重危害人类健康。动脉血栓形成是由多种因素共同调节的复杂过程，包括血小板在破损血管壁处的初始粘附、血小板的稳定粘附、以及血小板聚集等三个重要阶段，但其微观过程以及调控因素尚不明晰。因此，本文利用全原子模型和分子动力学（Molecular dynamics，MD）模拟方法，结合MM-PBSA（molecular mechanics-Poisson-Boltzmann surfacearea，分子力学-泊松-玻尔兹曼方程-表面积计算）自由能分解，展示初始粘附过程中血管性血友病因子（von Willebrand factor，VWF）与血小板表面糖蛋白受体GPIbα的结合过程，以阐释其关键作用力和调控因素，解析动脉血栓形成过程中血小板初始粘附的分子机理。本文首先构建VWF A1结构域和GPIbα的全原子模型。然后，利用MD模拟方法考察VWF A1结构域与GPIbα复合物中二者的相互作用细节，以及二者在纯水和生理盐水中的结合过程。最后，利用MM-PBSA自由能分解解析VWFA1结构域和GPIbα结合的微观相互作用，并阐明其关键作用力和关键作用位点。动力学研究发现，水中VWF A1结构域与GPIbα的结合过程比生理盐水中更快。静电势能表面分析表明，二者在结合界面上存在电荷相反的区域，因而静电相互作用可能是二者结合的主要驱动力。进而，自由能分解结果表明，VWFA1结构域与GPIbα的初始结合由长程的静电相互作用推动，而最终复合物的稳定形成是由疏水性相互作用维持。结合自由能分解和残基作用对分析，确定GPIbα中的E14，E128，D175，D83，E151，D106，D63，E5，D18，E225，D235和VWF A1结构域中的K608，K569，K644，R571，K572，R636，K599是推动初始结合的关键氨基酸残基。而在稳定的复合物形成阶段，72%的有利自由能贡献来自疏水性相互作用，其中氨基酸残基F199，M239，Y600和F603对于复合物形成至关重要。本文的研究结果已初步解析VWF A1结构域和GPIbα相互作用的分子机制，阐明动脉血栓形成过程中血小板初始粘附的关键作用力及其调控因素，确定其分子机理，为新型抗血栓试剂的开发奠定理论基础。