中山大学毕业论文(设计)开题报告

表一 毕业论文（设计）开题报告 论文（设计）题目: 基于 Discovery Studio 的分子模拟技术评价 CCR5 常见 抑制剂的抑制效果 CC 趋化因子受体 5（CC chemokine receptor 5, CCR5）与大多数趋化因子受体一样， 属于 G 蛋白偶联受体，具有 8 个跨膜 螺旋，其介导的信号传导通路为 Gq 途径 1。 CCR5 主要由以下几个部分组成：细胞外 N 末端，3 个胞外环 (ECL1-3)，跨膜(TM)环和 胞内 C 末端。N 末端拥有多个硫化酪氨酸和酸性氨基酸，负电荷较多。从生理角度看， CCR5 是趋化因子的受体，主要作用部位在跨膜结构域，调节 Ca2+的释放和 T 细胞、单 核细胞、嗜酸性粒细胞的趋化性；从病理角度看，它是 HIV-1 的重要辅助受体，参与膜 融合过程，gp120 主要与其 N 末端和 ECL2 相互作用，而 N 末端对于 HIV-1 的感染来说 是必需的 2。 CCR5 是细胞膜上单核-巨噬细胞亲和性的 HIV-1 的辅助受体，也是 趋化因子 MIP-1 、MIP-1、RANTES 受体。如图 1 所示，HIV-1 对人体 CD4+细胞（淋巴细胞、 巨噬细胞）的侵犯首先依赖病毒体表面的包膜糖蛋白（Env） ，Env 由 gp120 和 gp41 2 个亚单位组成，gp120 与细胞表面的 CD4 受体相互作用,导致 gp120 的构象改变，暴露出 隐藏在内的疏水性中心，与辅助受体(CCR5、CXCR4)的特定部位结合，引起寡聚体 gp120-CD4-gp41 的构象进一步发生变化， gp41 的末端插入细胞膜，形成管状结构，病 毒内容物释放，完成融合过程。 3 图 1 HIV 与细胞相互作用示意图 研究表明，在病毒感染的早期阶段，对 CCR5 表现高亲和性的病毒株(R5，具有细 胞亲和性) ，占主导地位，在 AIDS 的整个病程中，部分患者仅有 R5 病毒株，其重要性 高于对 CXCR4 表现高亲和性的病毒株（X4,具有 T 细胞亲和性） 4。CCR5 基因位于人 类 3 号染色体上（3p21） 。对 HIV 感染人群的研究发现， CCR5 基因的 32 突变（编码 区 794825 之间 32 个碱基对缺失）可以产生 1 个无辅助受体功能的蛋白质，32 的杂 合子常常为 HIV 感染的长期存活人群，而 32 的纯合子则可以抵抗 HIV-1 的感染；在 高加索人群中 32 突变的频率为 10%20% ，而黑人的频率为 1.7%，部分解释了临床 上为什么黑人比白人对 HIV 敏感，并且，病程发展快的现象，在基因水平上阐明了不同 人群对 HIV 感染的遗传敏感性差异。流行病学研究还发现， CCR5 的 32 突变对机体 正常生理机能没有产生不良影响 5。以上两个结果对抗 HIV 药物研究产生了重要的指导 作用，因此，CCR5 可能成为抗 HIV-1 药物设计中的新靶点。 由分子模拟软件界的领先者-美国 ACCELRYS 公司在 2000 年初推出的新一代的模 拟软件 Discovery studio，将高质量的材料模拟带入了个人电脑（PC）的时代。Discovery Studio (简称 DS)，基于 Windows/Linux 系统和个人电脑、面向生命科学领域的新一代 分子建模和模拟环境。它服务于生命科学领域的实验生物学家、药物化学家、结构生物 学家、计算生物学家和计算化学家，应用于蛋白质结构功能研究，以及药物发现。为科 学家提供易用的蛋白质模拟、优化和药物设计工具。通过高质量的图形、多年验证的技 术以及集成的环境，DS 将实验数据的保存、管理与专业水准的建模、模拟工具集成在 一起，为研究队伍的合作与信息共享提供平台。 2003 年 Chen R.等人和 Corradia V.等人先后运用 DS 的 ZDOCK 模块和 LibDock 模 块成功的分析了蛋白质的对接，把这种先进的计算方法应用到生物蛋白与其抑制剂的对 接领域中，并取得了良好的结果 67。借鉴他们的成功经验，利用 DS 的线性标度分子模 拟技术，就有可能使用精确的量子力学方法对分子量庞大的酶分子进行研究，从而分析 蛋白抑制剂的抑制作用高低，并为一周设计出有效的、针对性强的酶抑制剂提供参考依 据。因此，可借助 Discovery Studio 这一软件对 CCR5 进行研究分析，为深入了解某些 重大疾病的发病机制，及研究治疗方法提供更充足的数据资料及理论依据。 已具备相关条件进行此实验研究：在中山大学生命科学学院何淼老师指导下，获得 了 Materials Studio 和 Discovery Studio 在生物材料应用方面的研究成果相关资料；实验 的数据来自中山大学生命科学学院吴文言老师；Materials Studio 平台相关的硬件与软件 则由化学与化学工程学院瞿俊雄老师提供。在进行软件的相关应用培训后，便可以进行 数据的分析研究。 进度安排如下： 1. 2011.12-2012.2 阅读 Discovery Studio 使用指南等资料及其应用实例的相关文献， 掌握其应用。同时，查找各类文献，确定研究对象等。 2. 2011.2-2011.3 学习并掌握 Discovery Studio 的使用方法。 3. 2011.3- 2011.4 进入对 CCR5 的分析研究阶段，收集整理数据，分析讨论及撰写 论文。 参考文献 1 Del Corno M, Liu QH, Schols D, et al. HIV-1 gp120 and chemokine activation of Pyk2 and mitogen-activated protein kinases in primary macrophages mediated by calcium-dependent, pertussis toxin-insensitive chemokine receptor signaling. BloodM, 2001, 98(10):2909-2916 2 Thompson DA, Cormier EG, Dragic T. CCR5 and CXCR4 usage by non-clade B human immunodeficiency virus type 1 primary isolates. VirolJ, 2002, 76(6):3059-3064 3 韩燕星 ,蒋建东. CCR5:抗 HIV-1 药物的新靶点. 中国医学科学院学报 J. 2003, 25(5): 635-639 4 Connor RI, Sheridan KE, Ceradini D, et al. Change in coreceptor use correlates with disease progression in HIV-1-infected individuals. Exp MedJ, 1997, 185(4):612-628 5 Samson M, Libert F, Doranz BJ, et al. Resistance to HIV-1 infection of Caucasian individuals bearing mutant alleles of the CCR5 chemokine receptor gene. NatureJ, 1996,382(6593):722-725. 6. Chen R., Weng Z. ZDOCK: An Initial-stage Protein-Docking Algorithm. Proteins 2003, 52, 80-87. 7 Corradia V., Mancinib M, Santuccib M.A., Carlomagnoc T., Sanfelicec D., Moria M., Vignarolia G., Falchia F., Manettia F., Radia M., Botta M., Computational techniques are valuable tools for the discovery of prot