Xây dựng mô hình thụ thể g protein coupled receptor bằng phướng pháp mô phỏng

RẦ XÂY DỰ MƠ E EP Ì ƯỚ D Y Ụ Ằ P Ể Ơ -PROTEIN-COUPLED P P MÔ P Ỏ Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ huật ã số ngành: 60 44 17 LUẬ VĂ T SĨ , th ng 06 năm 2013 Cơng trình hồn thành tại: rường ại học Bách Khoa – Q -HCM Cán hướng dẫn khoa học: S S oàng Dũng Cán chấm nhận xét 1: TS Lê hị Lý Cán chấm nhận xét 2: S uỳnh uang Linh Luận văn thạc sĩ bảo vệ rường ại học B ch Khoa, p HCM ngày 20 tháng 07 năm 2013 Thành phần Hội đồng đ nh gi luận văn thạc sĩ gồm: TS Lý Anh Tú, chủ tịch hội đồng S Lê hị Lý, phản biện S uỳnh uang Linh, phản biện S S oàng Dũng, ủy viên S guyễn hị húy ằng, thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đ nh gi LV rưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘ ỒNG ỞNG KHOA Ứ DỤ RƯỜ BÁ K O P Ò À S Ộ Ò XÃ Ộ Ủ Ĩ VỆ Ộ LẬ – Ự DO – Ú M Tp HCM, ngày 12 tháng 06 năm 2013 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ọ tên học viên : rần hước Duy gày, th ng, năm sinh : 25/08/1987 huyên ngành : Vật Lý Kỹ huật I Ê Phái : Nam sinh : p hí MSHV : 12120799 Ề À : Xây dựng mơ hình thụ thể inh rotein oupled Receptor phương ph p mô ỆM VỤ VÀ Ộ DU : Xây dựng server mơ hình hóa tương đồng cho c c thụ thể II ô tương đồng với thụ thể ÀY OR174-9 ỆM VỤ ( gày ký uyết định giao đề tài ) : định 131/ - III ÀY IV VÀ Ê À BK- S À ký ngày 18 th ng 01 năm 2013 ỆM VỤ: Ngày 01/07/2013 Ộ Ớ DẪ : p Ộ R Ớ DẪ S S oàng Dũng Ở S S oàng Dũng , ngày th ng năm 2013 Ủ ỆM Ộ MÔ À TS rần hị gọc Dung Ứ DỤ S uỳnh uang Linh i LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến đấng sinh thành gia đình Xin gửi lời tri ân sâu sắc đến S S oàng Dũng, S lejandro iorgetti, S aolo arloni, S guyễn ùng hương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ ọc Viên thời gian thực c c đề tài nghiên cứu liên quan đến luận văn Xin cảm ơn hS guyễn Văn Khỏe, guyễn hị Kiều hu hỗ trợ, động viên, góp ý chun mơn thời gian thực luận văn Luận văn sản phẩm đề tài hợp t c song phương hai quỹ: uỹ h t riển Khoa ọc ông ghệ uốc ia Việt am FOS ED uỹ ghiên ứu ức DF Xin chân thành cảm ơn hai uỹ tài trợ thông qua đề tài nghiên cứu FOS ED mã số DF 2011.01 đề tài nghiên cứu DF CA 973/6-1 Xin cảm ơn S Võ Văn oàng, người thầy hướng dẫn ọc Viên, dìu dắt ọc Viên bước đầu tham gia nghiên cứu lĩnh vực Vật Lý Tính Tốn Xin cảm ơn S uỳnh uang Linh, trưởng khoa Khoa ọc Ứng Dụng, tạo điều kiện thuận lợi để học viên thực luận văn ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ hụ thể bắt cặp protein ( rotein oupled Receptors - Rs) họ protein màng lớn tham gia vào phần lớn c c đ p ứng tế bào c c hormone, chất truyền tín hiệu thần kinh (neurotransmitters), tham gia vào việc cảm thụ nh s ng, cảm thụ mùi, vị Việc nghiên cứu R số hạn chế số lượng cấu trúc phân tử c c thụ thể họ protein kh uy nhiên, dựa vào phương ph p mơ hình hóa tương đồng phương ph p mơ m y tính, c c cấu trúc phân tử thụ thể dự đo n tiêu luận văn xây dựng web server mô hình hóa O oDo nhằm tiên đo n cấu trúc phức hợp ục R docking phối tử R - phối tử hêm vào đó, c c kết sơ khởi việc mơ hình hóa tương đồng docking phân tử phức hợp thụ thể OR174-9 Eugenol trình bày chi tiết G Protein Coupled Receptors are the largest membrane protein family They are involved in the majority of the cell signal transduction across the cell membrane including the hormone, neurotransmitters, light, smell, taste sensing There are still some barriers in the GPCR study due to the limitation of experimental structures Meanwhile, based on the homology modeling and computational simulation, these structure can be obtained The aim of this thesis is to build web server modeling and docking ligand GOMoDo in order to build the complexes of GPCR/ligand In addition, the prelimary results of homology modelling MOR174-9 and docking Eugenol are discussed in details iii LỜI CAM ĐOAN ôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn S S oàng Dũng cộng c số liệu, hình vẽ, đồ thị, bảng biểu liên quan đến c c kết thu luận văn hoàn toàn trung thực, kh ch quan chưa công bố cơng trình mà tơi khơng tham gia ác giả rần Phước Duy iv MỤC LỤC ề mục Trang ỆM VỤ LUẬ VĂ SĨ i L ẢM Ơ ii ÓM Ắ LUẬ VĂ SĨ iii L M iv MỤ LỤ v D S ỪV Ế Ắ vi D MỤ Ì VẼ vii D MỤ Ả ỂU viii Ơ Ầ Ơ Ổ V Ụ Ê 2.1 G-Protein- oupled Receptors: hụ thể xuyên màng bảy đoạn xoắn 2.2 hương ph p mô hình hóa tương đồng: giải ph p cho vấn đề cấu trúc ba chiều protein 2.3 mơ hình hóa tương đồng đến docking phân tử Ơ WEB SERVER MƠ HÌNH HÓA VÀ DOCKING GPCR GOMoDo 3.1 Sắp xếp chuỗi amino acids lựa chọn mẫu 10 3.2 hình hóa tương đồng đ nh gi mơ hình 10 3.3 Docking 11 Phương pháp docking nhanh mù AutoDock VINA 11 Phương pháp docking nâng cao sử dụng thông tin điều khiển với HADDOCK 12 Ơ K V O L Ậ 13 4.1 rường hợp kiểm chứng với thụ thể hβ2 R thụ thể h 2AR 13 4.2 Xây dựng mơ hình thụ thể OR174-9 phối tử mùi 15 Ơ K L Ậ V ƯỚ Á R 24 5.1 Kết luận 24 5.2 ướng ph t triển đề tài 24 Ơ Ì Ã Ơ Ố Ĩ L Ê QU Ế LUẬ VĂ 25 P Ụ LỤ 26 P Ụ LỤ 28 À L ỆU M Ả 33 LÝ LỊ Í 38 v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT hữ viết tắt 3D CG Docking GPCRs MM MM/CG Residue Target Templates hú giải Không gian ba chiều Coarse-grained, mơ hình đơn giản hóa c ch nhóm c c nguyên tử lại với hương ph p tìm kiếm vị trí tương ứng phân tử với protein có cấu hình trạng th i tồn bền dựa c c tiêu chuẩn đ nh gi khả liên kết phân tử protein hụ thể bắt cặp với protein ( -Protein Coupled Receptors) Cơ học phân tử (Molecular Mechanics) hương ph p mô động lực học phân tử với mơ hình lai học phân tử mơ hình đơn giản hóa oarse rained Vị trí theo trình tự xếp amino acid rotein cần mô hình hóa rotein dùng làm mẫu để xây dựng mơ hình tương đồng vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Tên hình Trang hình cấu trúc thực nghiệm thụ thể 2.1 họ protein istamine Rs uả cầu xanh xếp thẳng hàng tượng trưng cho mặt tiếp xúc ngoại bào, cầu đỏ xếp thẳng hàng tượng trựng cho mặt tiếp xúc nội bào 2.2 3.1 Sơ đồ phân nh nh thụ thể thực nghiệm tìm thấy tính đến th ng 11 năm 2012 Sơ đồ khối giao diện web server mơ hình hóa R docking phối tử O oDo hức hợp 4.1 Rs với c c cấu trúc R phối tử t i tạo c ch sử dụng O oDo Vùng liên kết hβ2 R (A) and hA2AR (B,C) với phối tử thu thực nghiệm phối tử thu 13 O oDo Bảng so s nh đa trình tự c c 4.2 MOR174-9 R templates hững cột màu xanh đ nh dấu c c amino acids 19 bảo tồn qu trình tiến hóa Biểu đồ tương quan thơng số điểm DO E điểm 4.3 341 c c mô hình xây dựng web server 20 GOMoDo cho protein MOR174-9 4.4 4.5 Vị trí phối tử (màu xanh ngọc) Isosafrole (hình a) Eugenyl cetate (hình b) dock vào mơ hình Kết mơ / OR174-9 mơ hình phức hợp thụ thể MOR174-9 phối tử Eugenol 20 21 ộ dịch chuyển trung bình phối tử Eugenol (R SD) so 4.6 với mơ hình thụ thể MOR174-9 sau thực gần bình phương cực tiểu (hình a) số liên kết hydro 22 Eugenol thụ thể, nước tồn mơ hình (hình b) vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số bảng ên bảng biểu Trang biểu Kết so s nh đa trình tự theo thuật to n BL S kết hợp 4.1 với mơ hình ẩn arkov Dịng màu xanh đ nh dấu ba 17 template có độ tương đồng cao Kết docking c c phối tử có gi trị E 50 kh c vào 4.2 mơ hình MOR174-9 xây dựng phương ph p mơ hình hóa tương đồng có điểm docking V 18 cao viii ... À : Xây dựng mơ hình thụ thể inh rotein oupled Receptor phương ph p mô ỆM VỤ VÀ Ộ DU : Xây dựng server mơ hình hóa tương đồng cho c c thụ thể II ô tương đồng với thụ thể ÀY OR174-9 ỆM VỤ ( g? ?y... cấu nối môi trường nội bào ngoại bào ột họ protein màng lớn đa dạng họ thụ thể bắt cặp với protein ( -Protein- Coupled Receptor - GPCR) Các protein mã hóa 800 genes gene người [1] c thụ thể R thực... việc xây dựng mơ hình thụ thể R phương ph p mơ mơ hình hóa xem phương ph p mang tính cấp thiết thực tiễn cao ây lý học viên thực đề tài luận văn: "Xây dựng mơ hình thụ thể -Protein- Coupled- Receptor