菜豆凝集素抑制剂的设计与凝血活性

doi:10.7503/cjcu20170064

高等学校化学学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (7): 1185.doi: 10.7503/cjcu20170064

菜豆凝集素抑制剂的设计与凝血活性

刘琴¹, 喻艳华², 陈伟达¹, 陈禅友¹, 赵蕴杰^3,⁴(), 曾辰^1,⁴()

1. 江汉大学生命科学学院
2. 交叉学科研究院, 武汉 430056
3. 华中师范大学物理科学与技术学院, 武汉 430079
4. 乔治华盛顿大学物理系, 华盛顿哥伦比亚特区 20052

收稿日期:2017-01-26 出版日期:2017-07-10 发布日期:2017-05-23
作者简介:联系人简介: 赵蕴杰, 男, 博士, 副教授, 主要从事生物物理方面的研究. E-mail: yjzhao.wh@gmail.com;曾辰, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事生物物理方面的研究. E-mail: chenz@gwu.edu
基金资助:
武汉市第三批黄鹤英才计划项目(批准号: 武人才[2014]3号)、中央高校基本科研业务费(批准号: 23020205170045)和湖北省科技平台项目(批准号: 鄂科技通[2011]第101号)资助

Design of Common Bean Lectin Inhibitor and Its Hemagglutination Activity^†

LIU Qin¹, YU Yanhua², CHEN Weida¹, CHEN Chanyou¹, ZHAO Yunjie^3,^4,^*(), ZENG Chen^1,^4,^*()

1. School of Life Science
2. Institute for Interdisciplinary Research, Jianghan University, Wuhan 430056, China
3. Department of Physics, Central China Normal University, Wuhan 430079, China
4. Department of Physics, the George Washington University, Washington D.C 20052, USA

Received:2017-01-26 Online:2017-07-10 Published:2017-05-23
Contact: ZHAO Yunjie,ZENG Chen E-mail:yjzhao.wh@gmail.com;chenz@gwu.edu
Supported by:
† Supported by the Huang He Talent Plan of Wuhan, China(No Wu[2014]3), the Scientific Research Foundation of Central Normal University, China(No.23020205170045) and the Hubei Science and Technology Platform Project, China(No [2011]101)

摘要/Abstract

摘要：

针对菜豆凝集素二聚体复合物的结构特征, 利用计算机辅助药物设计的方法设计抑制剂以破坏复合物结构; 进一步采用标准的Fomc保护氨基酸N^T氨基的固相法合成纯化了小肽抑制剂. 体外兔血红细胞凝集实验结果表明, 该小肽对菜豆凝集素的凝血能力有一定的抑制效果. 该方法为植物凝集素凝血研究及菜豆相关的食品安全问题提供了一个新思路.

关键词: 菜豆凝集素, 分子动力学, 药物设计, 抑制剂设计, 凝血活性

Abstract:

Common bean(Phaseolus vulgaris L.), rich in protein and low in fat, is one of the most important legume crops in the world. However, consumption of improperly prepared common bean can lead to food poisoning. Previous studies have largely attributed this toxic effect to the high content in lectin, a plant protein that binds specifically to carbohydrate or carbohydrate structures displayed on cell surface. Since most lectin forms a dimer complex for biological functions, a short peptide was designed to break the dimer interface. Detailed dynamical network and structural characteristic analysis were performed to select this peptide. In vitro hemagglutination assay showed that this peptide, upon binding to lectin, disrupts the dimer formation partially and weakens the hemagglutination effect. Taken together, a novel peptide inhibitor was designed whose potency and specificity can be further optimized for anti-hemagglutination and food safety applications.

Key words: Common bean lectin, Molecular dynamics simulation, Drug design, Inhibitor design, Hemagglutination activity

中图分类号:

O629.7

TrendMD:

刘琴, 喻艳华, 陈伟达, 陈禅友, 赵蕴杰, 曾辰. 菜豆凝集素抑制剂的设计与凝血活性. 高等学校化学学报, 2017, 38(7): 1185.

LIU Qin, YU Yanhua, CHEN Weida, CHEN Chanyou, ZHAO Yunjie, ZENG Chen. Design of Common Bean Lectin Inhibitor and Its Hemagglutination Activity^†. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(7): 1185.

图/表 5

Fig.1 Structural analysis of common bean lectin dimer structure(A) Common bean lectin dimer structure(PDB code: 3WCR, chain A, chain B, β strand and NAG are colored in green, cyan, red and magenta, respectively); (B) β strand interface structure(GLU182-ASP217, less conserved or variable residues are colored in blue).

Table 1 Conservation analysis of the common bean lectin dimer interface residues

Position	Residue	Conservation	Position	Residue	Conservation	Position	Residue	Conservation
182	GLU	3	194	THR	7	206	LEU	2
183	ASN	5	195	LYS	6	207	LYS	2
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193	SER	5	205	SER	6	217	ASP	8

Fig.2 Dynamic correlation analysis of the interface residues(GLU182-ASP217) between two monomers

Fig.3 Potential binding pocket at the interface for inhibitor designPDB code: 3WCR, chain A, chain B and pocket are colored in green, cyan and red, respectively.

Fig.4 Inhibitory effect of the peptide in hemagglutination assay

参考文献 28

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