使用结构特征分析预测单核苷酸替换对Neurexin和Neuroligin蛋白功能的影响

论文摘要

突触的形成、发育和成熟是一个高度复杂的动态过程,神经细胞黏附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM)是介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间相互作用,并在细胞识别、转移、跨膜信号转导等方面均起到一定作用的跨膜蛋白。在众多突触黏附分子中,Neurexin与Neuroligin被揭示与自闭症等神经精神疾病相关而被关注。高通量测序技术的飞速发展激发了临床基因组学等研究领域的发展。前人研究报道了大量Neurexins和Neuroigins的临床基因组变异。然而,基因组中突变的DNA序列如何改变蛋白质结构和功能仍然困惑着科学家们理解这些变异与疾病的关联。本课题旨在通过蛋白质结构分析将已掌握的Neurexin和Neuroligin基因突变进行全面的风险评估。首先,本研究通过系统发生分析和点突变定位探究Neurexin和Neuroligin的基因突变分布特征。随后,通过四种突变危害预测软件工具分析这些突变的有害性。最后,本研究用扫描氨基酸突变,结合现有的风险评估工具,重点研究候选错义突变,分析了Neurexin/Neuroligin(Nrxn/Nlgn)复合物的结构变化特征。本研究提出Nlgns中有五个候选错义突变可降低Nlgns的稳定性,甚至阻止Nrxn/Nlgn复合物的形成,这些点突变分别是R87W、R204H、R437H、R437C和R583W。除此之外,本研究发现氨基酸替换(Leu593Phe)可降低Nlgn二聚体的亲和力。本研究发现了重要的潜在的致病突变,这些突变为神经发育障碍相关疾病的早期诊断提供了生物标志物的线索。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 主要缩略词
• 前言
• 第一章 文献综述
•   1.1 以Neurexins为中心的突触调节网络
•     1.1.1 Neurexin的分子特征
•     1.1.2 Neurexins/Neurogins复合体特征及功能
•     1.1.3 Neurexin的其他配体
•   1.2 Nrxn和 Nlgn的临床基因组学研究进展
•     1.2.1 Nrxn和 Nlgn在自闭症中的研究进展
•     1.2.2 其他神经精神疾病的临床基因组研究进展
•   1.3 Neurexin/Neuroligin的结构生物学研究进展
•     1.3.1 Neuroligin的结构特征
•     1.3.2 Neurexin的结构特征
•     1.3.3 Neurexin/Neuroligin复合体结构
•   1.4 展望
• 第二章 理论与方法
•   2.1 蛋白质的结构预测
•     2.1.1 蛋白质结构预测的三种方法
•     2.1.2 同源建模的基本步骤
•     2.1.3 常用的同源建模工具
•   2.2 分子动力学模拟
•     2.2.1 基本理论
•     2.2.2 分子动力学模拟结构优化
•     2.2.3 分子动力学模拟常用软件
•   2.3 结合自由能计算
•     2.3.1 MM-PBSA/GBSA基本原理
•     2.3.2 扫描氨基酸突变计算
• 第三章 材料与计算方法
•   3.1 数据收集与整理
•     3.1.1 参考序列收集
•     3.1.2 蛋白质三维结构获取
•     3.1.3 突变信息获取
•     3.1.4 数据的整合
•   3.2 点突变分布模式图与系统发生分析
•     3.2.1 点突变分布模式图构建
•     3.2.2 系统发生分析
•   3.3 点突变的功能预测
•     3.3.1 MutationTaster
•     3.3.2 Polyphen-2
•     3.3.3 Provean
•     3.3.4 Reve
•     3.3.5 Phylop与 PhastCons
•   3.4 蛋白质的结构分析
•     3.4.1 蛋白质准备
•     3.4.2 同源建模
•     3.4.3 稳定性分析
•     3.4.4 亲和力分析
• 第四章 结果与讨论
•   4.1 点突变的分布特征分析
•   4.2 工具预测的29 个候选突变
•   4.3 Nlgn1-3 的模建结构
•   4.4 五个影响Nrxn/Nlgn复合体形成的候选突变
•   4.5 讨论
•     4.5.1 研究概述
•     4.5.2 数据库与实验中的Leu593
•     4.5.3 Nlgn分子中的候选错义突变
•     4.5.4 与神经发育异常相关的突触分子
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 作者简介
• 主要科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 薛凯俞

导师: 李健

关键词: 自闭症,突变预测,扫描氨基酸计算

来源: 东南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 东南大学

分类号: Q42

DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.003460

总页数: 71

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