早年畢業(yè)于華東師范大學(xué)的蔣華良研究員主要研究方向是利用多種學(xué)科交叉的新方法和新技術(shù)，深入開(kāi)展藥物設(shè)計(jì)、藥物新靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、藥物靶標(biāo)構(gòu)象變化與藥理功能關(guān)系等研究，近期其研究組與美國(guó)芝加哥大學(xué)化學(xué)系何川課題組合作，接連在Nature Chemical Biology和PNAS上發(fā)表重要研究成果。

在針對(duì)胸腺嘧啶DNA糖苷酶（Thymine-DNA glycosylase， TDG）底物選擇性機(jī)制的研究中，兩個(gè)課題組研究人員綜合運(yùn)用化學(xué)生物學(xué)、理論模擬等手段，闡明了TDG選擇性切除DNA分子中被修飾的嘧啶堿基的分子機(jī)制。TDG能選擇性剪切由TET蛋白催化5-甲基胞嘧啶（5mC）氧化產(chǎn)生的5-醛基胞嘧啶（5fC）及5-羧基胞嘧啶（5caC），繼而啟動(dòng)下游DNA剪切修復(fù)（BER，base-excision repair）通路，將5mC還原成未修飾的胞嘧啶。然而，TDG如何在眾多正常的胞嘧啶及5-甲基胞嘧啶中選擇性切除5caC和5fC的機(jī)制并不明確。
 

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何川教授課題組通過(guò)生物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TDG對(duì)于含有不同修飾胞嘧啶的DNA結(jié)合能力有顯著不同。其與含有5caC和5fC的DNA結(jié)合能力zui強(qiáng)，而與含5hmC，5mC及正常胞嘧啶的DNA幾乎不結(jié)合。蔣華良課題組成員從計(jì)算生物學(xué)的角度出發(fā)，根據(jù)何川課題組解析得到的TDG與5caC的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，開(kāi)展了分子動(dòng)力學(xué)模擬與結(jié)合自由能計(jì)算研究。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，TDG活性口袋的Ile139可以和5caC形成較強(qiáng)的氫鍵相互作用，而同5mC和正常胞嘧啶不存在此相互作用。
另外，TDG活性口袋中的His151、Tyr152同5caC的5位羧基存在很強(qiáng)的極性相互作用，而與其它修飾的胞嘧啶如5mC和5hmC相互作用較弱。因此可以認(rèn)為，TDG的活性口袋能選擇性地結(jié)合5位具有負(fù)電性取代基的底物，如5caC或5fC。研究結(jié)果為進(jìn)一步闡明TDG在表觀遺傳調(diào)控中扮演的作用提供了重要線索。

在轉(zhuǎn)錄因子AgrA調(diào)控機(jī)制的研究中，兩個(gè)課題組進(jìn)一步合作，闡明了細(xì)菌轉(zhuǎn)錄因子AgrA的DNA結(jié)合域中分子內(nèi)二硫鍵的開(kāi)關(guān)在群體感應(yīng)agr信號(hào)系統(tǒng)中發(fā)揮的重要功能。何川課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，在氧化信號(hào)刺激下，AgrA結(jié)構(gòu)中C199和C228會(huì)形成分子內(nèi)二硫鍵，導(dǎo)致AgrA與DNA的解離。蔣華良課題組成員從計(jì)算生物學(xué)角度出發(fā)，運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬等手段，從分子水平揭示了二硫鍵形成引起的空間位阻效應(yīng)是破壞AgrA與DNA的結(jié)合的重要原因。
同時(shí)，C199S的突變不會(huì)影響蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而C228S的突變破壞了DNA結(jié)合域的三維結(jié)構(gòu)，暗示C199主要負(fù)責(zé)氧化感應(yīng)，而C228對(duì)于維持蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。模擬結(jié)果與相關(guān)突變實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，證實(shí)了氧化感應(yīng)是agr群體感應(yīng)信號(hào)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組分，細(xì)菌通過(guò)這種功能調(diào)節(jié)，可以有效緩解由其自身代謝或宿主免疫造成的氧化壓力。研究結(jié)果為深入理解細(xì)菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制及新型抗菌藥物的開(kāi)發(fā)提供重要依據(jù)。
 

這些研究有機(jī)結(jié)合生物實(shí)驗(yàn)與計(jì)算模擬，積極探索表觀遺傳與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的相互，以及它們?cè)谂咛グl(fā)育與疾病產(chǎn)生中扮演的作用。這為進(jìn)一步靶向新的表觀遺傳與轉(zhuǎn)錄調(diào)控靶標(biāo)，開(kāi)發(fā)特異的小分子活性候選化合物提供了理論基礎(chǔ)。
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來(lái)源：生物通