分子动力学模拟别构抑制剂Efavirenz对HIV-1逆转录酶的作用

孟现美 张少龙 张庆刚

引用本文: 孟现美, 张少龙, 张庆刚. 分子动力学模拟别构抑制剂Efavirenz对HIV-1逆转录酶的作用[J]. 物理化学学报, 2016, 32(2): 436-444. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511302 shu
Citation:  MENG Xian-Mei, ZHANG Shao-Long, ZHANG Qing-Gang. Effect of the Allosteric Inhibitor Efavirenz on HIV-1 Reverse Transcriptase by Molecular Dynamics Simulation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2016, 32(2): 436-444. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511302 shu

分子动力学模拟别构抑制剂Efavirenz对HIV-1逆转录酶的作用

    通讯作者: 张少龙, 张庆刚; 张少龙, 张庆刚
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(11274206)资助项目 (11274206)

摘要: 为了理解非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)与HIV-1 逆转录酶(RT)的相互作用机制,利用新力场ff12SB对未结合和结合Efavirenz (EFV)逆转录酶的三种RT大分子体系分别进行了100 ns的长时间动力学模拟。通过分析EFV对RT结构的影响、不同残基柔性和不同体系构象的动力学行为等,发现EFV的结合会导致RT结构变化,从而影响RT的活性;证实了EFV的“分子楔”作用;还发现EFV的结合不但引起“拇指关节炎”,而且引起轻度“手指关节炎”;整个模拟过程中没有出现不同构象间的跃迁,但是无别构分子时的RT 张开构象表现出明显的闭合倾向。这些结果有助于理解NNRTIs 的抑制机制和RT 构象变化的动力学性质。另外,还比较分析了模拟方法对计算结果的影响,对大分子体系的动力学模拟具有重要借鉴意义。

English

    1. [1]

      (1) Mathers, C. D.; Loncar, D. PLoS Med. 2006, 3 (11), e442.(1) Mathers, C. D.; Loncar, D. PLoS Med. 2006, 3 (11), e442.

    2. [2]

      (2) De Clercq, E. Chem. Biodivers. 2004, 1, 44.(2) De Clercq, E. Chem. Biodivers. 2004, 1, 44.

    3. [3]

      (3) Ren, J.; Stammers, D. K. Trends Pharmacol. Sci. 2005, 26, 4. doi: 10.1016/j.tips.2004.11.003(3) Ren, J.; Stammers, D. K. Trends Pharmacol. Sci. 2005, 26, 4. doi: 10.1016/j.tips.2004.11.003

    4. [4]

      (4) Zhu, R. X.; Wang, F.; Liu, Q.; Kang, T. G. Acta Chim. Sin. 2011, 69 (15), 1731. [朱瑞新, 王飞, 刘琦, 康廷国, 化学学报, 2011, 69 (15), 1731.](4) Zhu, R. X.; Wang, F.; Liu, Q.; Kang, T. G. Acta Chim. Sin. 2011, 69 (15), 1731. [朱瑞新, 王飞, 刘琦, 康廷国, 化学学报, 2011, 69 (15), 1731.]

    5. [5]

      (5) Jacobo-Molina, A.; Arnold, E. Biochemistry 1991, 30 (26), 6351. doi: 10.1021/bi00240a001(5) Jacobo-Molina, A.; Arnold, E. Biochemistry 1991, 30 (26), 6351. doi: 10.1021/bi00240a001

    6. [6]

      (6) Lawtrakul, L.; Beyer, A.; Hannongbua, S.; Wolschann, P.Monatsh. Chem. 2004, 135 (8), 1033.(6) Lawtrakul, L.; Beyer, A.; Hannongbua, S.; Wolschann, P.Monatsh. Chem. 2004, 135 (8), 1033.

    7. [7]

      (7) Sluis-Cremer, N.; Temiz, N. A.; Bahar, I. Curr. HIV Res. 2004, 2 (4), 323. doi: 10.2174/1570162043351093(7) Sluis-Cremer, N.; Temiz, N. A.; Bahar, I. Curr. HIV Res. 2004, 2 (4), 323. doi: 10.2174/1570162043351093

    8. [8]

      (8) Bakan, A.; Bahar, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106(34), 14349. doi: 10.1073/pnas.0904214106(8) Bakan, A.; Bahar, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106(34), 14349. doi: 10.1073/pnas.0904214106

    9. [9]

      (9) Kohlstaedt, L. A.; Wang, J.; Friedman, J. M.; Rice, P. A.; Steitz, T. A. Science 1992, 256 (6), 1783. doi: 10.1126/science.1377403(9) Kohlstaedt, L. A.; Wang, J.; Friedman, J. M.; Rice, P. A.; Steitz, T. A. Science 1992, 256 (6), 1783. doi: 10.1126/science.1377403

    10. [10]

      (10) Liu, S. X.; Abbondanzieri, E. A.; Rausch, J.W.; Le Grice, S. F.J.; Zhuang, X.W. Science 2008, 322 (5904), 1092. doi: 10.1126/science.1163108(10) Liu, S. X.; Abbondanzieri, E. A.; Rausch, J.W.; Le Grice, S. F.J.; Zhuang, X.W. Science 2008, 322 (5904), 1092. doi: 10.1126/science.1163108

    11. [11]

      (11) Shen, L. L.; Shen, J. H.; Luo, X. M.; Cheng, F.; Xu, Y. C.; Chen, K. X.; Arnold, E.; Ding, J. P.; Jiang, H. L. Biophys. J. 2003, 84 (6), 3547. doi: 10.1016/S0006-3495(03)75088-7(11) Shen, L. L.; Shen, J. H.; Luo, X. M.; Cheng, F.; Xu, Y. C.; Chen, K. X.; Arnold, E.; Ding, J. P.; Jiang, H. L. Biophys. J. 2003, 84 (6), 3547. doi: 10.1016/S0006-3495(03)75088-7

    12. [12]

      (12) Zhou, Z.; Madrid, M.; Evanseck, J. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (49), 17253. doi: 10.1021/ja053973d(12) Zhou, Z.; Madrid, M.; Evanseck, J. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (49), 17253. doi: 10.1021/ja053973d

    13. [13]

      (13) Madrid, M.; Jacobo-Molina, A.; Ding, J.; Arnold, E. Proteins 1999, 35 (3), 332.(13) Madrid, M.; Jacobo-Molina, A.; Ding, J.; Arnold, E. Proteins 1999, 35 (3), 332.

    14. [14]

      (14) Madrid, M.; Lukin, J. A.; Madura, J. D.; Ding, J.; Arnold, E.Proteins 2001, 45 (3), 176.(14) Madrid, M.; Lukin, J. A.; Madura, J. D.; Ding, J.; Arnold, E.Proteins 2001, 45 (3), 176.

    15. [15]

      (15) Ivetac, A.; McCammon, A. J. J. Mol. Biol. 2009, 388 (3), 644. doi: 10.1016/j.jmb.2009.03.037(15) Ivetac, A.; McCammon, A. J. J. Mol. Biol. 2009, 388 (3), 644. doi: 10.1016/j.jmb.2009.03.037

    16. [16]

      (16) Wright, D.W.; Sadiq, S. K.; De Fabritiis, G.; Coveney, P. V.J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (31), 12885. doi: 10.1021/ja301565k(16) Wright, D.W.; Sadiq, S. K.; De Fabritiis, G.; Coveney, P. V.J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (31), 12885. doi: 10.1021/ja301565k

    17. [17]

      (17) Chen, J. Z.; Wang, J. N.; Zhu, W. L.; Li, G. H. J. Comput. Aided Mol. Des. 2013, 27 (11), 965.(17) Chen, J. Z.; Wang, J. N.; Zhu, W. L.; Li, G. H. J. Comput. Aided Mol. Des. 2013, 27 (11), 965.

    18. [18]

      (18) Luo, F.; Gao, J.; Cheng, Y. H.; Cui, W.; Ji, M. J. Acta Phys.-Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2191. [罗芳, 高剑, 成元华, 崔巍, 计明娟. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2191.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201207063(18) Luo, F.; Gao, J.; Cheng, Y. H.; Cui, W.; Ji, M. J. Acta Phys.-Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2191. [罗芳, 高剑, 成元华, 崔巍, 计明娟. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2191.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201207063

    19. [19]

      (19) Zhang, H.; Lu, J. R.; Mu, J. B.; Liu, J. B.; Yang, X. Y.; Wang, M. J.; Zhang, R. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31 (10), 566.[张贺, 卢俊瑞, 穆江蓓, 刘金彪, 杨旭云, 王美君, 张瑞波, 物理化学学报, 2015, 31 (10), 566.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201501061(19) Zhang, H.; Lu, J. R.; Mu, J. B.; Liu, J. B.; Yang, X. Y.; Wang, M. J.; Zhang, R. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31 (10), 566.[张贺, 卢俊瑞, 穆江蓓, 刘金彪, 杨旭云, 王美君, 张瑞波, 物理化学学报, 2015, 31 (10), 566.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201501061

    20. [20]

      (20) Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., Ⅲ; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Merz, K. M.; Roberts, B. P.; Hayik, S.; Roitberg, A. E.; Seabra, G.; Swails, J. M.; Kolossváry, I.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Vanicek, J.; Wolf, R. M.; Liu, J.; Wu, X.; Brozell, S. R.; Steinbrecher, T.; Gohlke, H.; Cai, Q.; Ye, X.; Wang, J.; Hsieh, M. J.; Cui, G.; Roe, D. R.; Mathews, D. H.; Seetin, M. G.; Salomon-Ferrer, R.; Sagui, C.; Babin, V.; Luchko, T.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Kollman, P. A. AMBER 12; University ofCalifornia: San Francisco, CA, 2012.(20) Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., Ⅲ; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Merz, K. M.; Roberts, B. P.; Hayik, S.; Roitberg, A. E.; Seabra, G.; Swails, J. M.; Kolossváry, I.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Vanicek, J.; Wolf, R. M.; Liu, J.; Wu, X.; Brozell, S. R.; Steinbrecher, T.; Gohlke, H.; Cai, Q.; Ye, X.; Wang, J.; Hsieh, M. J.; Cui, G.; Roe, D. R.; Mathews, D. H.; Seetin, M. G.; Salomon-Ferrer, R.; Sagui, C.; Babin, V.; Luchko, T.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Kollman, P. A. AMBER 12; University ofCalifornia: San Francisco, CA, 2012.

    21. [21]

      (21) Meng, X. M.; Wang, J. L.; Zhang, S. L.; Zhang, Q. G. Acta Chim. Sin. 2013, 71 (8), 1167. [孟现美, 王加磊, 张少龙, 张庆刚, 化学学报, 2013, 71 (8), 1167.] doi: 10.6023/A13030327(21) Meng, X. M.; Wang, J. L.; Zhang, S. L.; Zhang, Q. G. Acta Chim. Sin. 2013, 71 (8), 1167. [孟现美, 王加磊, 张少龙, 张庆刚, 化学学报, 2013, 71 (8), 1167.] doi: 10.6023/A13030327

    22. [22]

      (22) Lindorff, L. K.; Piana, S.; Palmo, K.; Maragakis, P.; Klepeis, J.L.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Protein Force Field 2010, 78 (8), 1950.(22) Lindorff, L. K.; Piana, S.; Palmo, K.; Maragakis, P.; Klepeis, J.L.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Protein Force Field 2010, 78 (8), 1950.

    23. [23]

      (23) Chen, J. Z.; Zhang, D. L.; Zhang, Y. X.; Li, G. H. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13 (2), 2176.(23) Chen, J. Z.; Zhang, D. L.; Zhang, Y. X.; Li, G. H. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13 (2), 2176.

    24. [24]

      (24) Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14 (1), 33. doi: 10.1016/0263-7855(96)00018-5(24) Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14 (1), 33. doi: 10.1016/0263-7855(96)00018-5

    25. [25]

      (25) The Theoretical and Computational Biophysics Group. VMD, Revision 1.8.7; NIH Center for Macromolecular Modeling andBioinformatics, the Beckman Institute, University of Illinois atUrbana-Champaign.(25) The Theoretical and Computational Biophysics Group. VMD, Revision 1.8.7; NIH Center for Macromolecular Modeling andBioinformatics, the Beckman Institute, University of Illinois atUrbana-Champaign.

    26. [26]

      (26) Beyer, A.; Lawtrakul, L.; Hannongbua, S.; Wolschann, P.Monatsh. Chem. 2004, 135 (7), 1047.(26) Beyer, A.; Lawtrakul, L.; Hannongbua, S.; Wolschann, P.Monatsh. Chem. 2004, 135 (7), 1047.

    27. [27]

      (27) De Clercq, E. Nat. Rev. Drug Discov. 2007, 6 (12), 1001. doi: 10.1038/nrd2424(27) De Clercq, E. Nat. Rev. Drug Discov. 2007, 6 (12), 1001. doi: 10.1038/nrd2424

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  445
  • HTML全文浏览量:  9
文章相关
  • 收稿日期:  2015-09-14
  • 网络出版日期:  2015-11-25
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章