砷(III)對(duì)p53突變蛋白活性恢復(fù)作用的太赫茲物理機(jī)制*

唐朝 張廣旭 胡鈞 呂軍鴻?

1) (中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所, 中國(guó)科學(xué)院微觀界面物理與探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201800)

2) (中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院, 基礎(chǔ)交叉研究中心, 上海 201210)

3) (中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

1 引 言

腫瘤抑制蛋白p53是一種轉(zhuǎn)錄因子, 在細(xì)胞周期停滯、衰老和凋亡調(diào)控中發(fā)揮重要作用, 其突變導(dǎo)致的功能喪失與癌癥敏感性高度相關(guān)[1].迄今為止, p53是癌癥中突變頻率最高的蛋白[2], 使p53恢復(fù)其野生型構(gòu)象和功能以觸發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡是開(kāi)發(fā)p53靶向藥物的主要策略[3,4].由393個(gè)殘基構(gòu)成的人p53蛋白分子自氮端起依次為反式激活結(jié)構(gòu)域(殘基序列1-61), 脯氨酸富集區(qū)域(殘基序列64-94), 中央DNA結(jié)合域(殘基序列95-292, 也稱為p53蛋白核心結(jié)構(gòu)域, p53C), 四聚化結(jié)構(gòu)域和碳末端[5].其中, p53C區(qū)域及其與DNA分子結(jié)合的結(jié)構(gòu)信息已被多個(gè)研究解析[6,7], 如圖1所示,p53C的DNA結(jié)合域包括兩部分: DNA主溝結(jié)合的L1環(huán)和H2螺旋區(qū)域, DNA小溝結(jié)合的由Zn2+穩(wěn)定的L2環(huán)和L3環(huán)區(qū)域[8].p53C極性基團(tuán)中氫鍵對(duì)于全長(zhǎng)p53蛋白的穩(wěn)定性具有重要作用.其中, R249殘基與相鄰基團(tuán)相互作用, 具有穩(wěn)定p53C的功能[9,10].R249突變作為p53蛋白最常發(fā)生的殘基錯(cuò)義突變之一, 會(huì)破壞相鄰殘基的配位及氫鍵結(jié)構(gòu)(圖1(c)), 從而影響蛋白的穩(wěn)定性, 進(jìn)而顯著影響p53蛋白活性[11].

研究發(fā)現(xiàn), 蛋白中的多個(gè)突變或者小分子結(jié)合能夠恢復(fù)p53的活性[5].最新報(bào)道顯示, 三價(jià)砷(As)與包括R249S在內(nèi)的多種p53突變型的結(jié)合具有恢復(fù)蛋白分子活性的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用[12](圖1(a)和圖1(b)).變構(gòu)作用引發(fā)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的差異可能是砷(III)結(jié)合恢復(fù)p53蛋白活性的關(guān)鍵, 其中的分子動(dòng)力學(xué)等物理機(jī)制尚不清楚.分子動(dòng)力學(xué)模擬是探索蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)特征的強(qiáng)大計(jì)算工具, 可以為蛋白-配體相互作用引起的結(jié)構(gòu)變化提供理論見(jiàn)解[13].基于主成分分析的理論研究表明, 蛋白質(zhì)的構(gòu)象波動(dòng)中存在高度集中的太赫茲頻率群體運(yùn)動(dòng)模式[14].太赫茲光譜技術(shù)的發(fā)展使得測(cè)量生物分子在太赫茲頻率的低頻振動(dòng)成為可能,為研究蛋白-配體相互作用提供了重要手段[15-17].基于彈性網(wǎng)絡(luò)模型的正則模式分析有效地闡明了蛋白分子的低頻集體振動(dòng)[18,19], 以解釋配體結(jié)合引起的低頻振動(dòng)變化[20].從太赫茲生物物理的角度揭示砷(III)對(duì)p53蛋白活性的恢復(fù)拯救機(jī)制, 有利于深入理解蛋白分子功能與太赫茲頻率集體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.

本文對(duì)一系列蛋白分子的集體振動(dòng)進(jìn)行了分析, 計(jì)算了蛋白分子的低頻率振動(dòng)模式, 以研究砷(III)結(jié)合引起的R249S突變型p53C蛋白DNA結(jié)合域的低頻振動(dòng)模式恢復(fù).此外, 通過(guò)原子骨架波動(dòng)和太赫茲頻率振動(dòng)模態(tài)統(tǒng)計(jì)分析了p53蛋白分子活性恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)特征.本研究為配體結(jié)合誘導(dǎo)的蛋白分子活性功能恢復(fù)提供了一種可能的物理機(jī)制闡釋, 為蛋白分子的太赫茲頻率運(yùn)動(dòng)與DNA結(jié)合活性之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系提供了新的視角.

2 方 法

2.1 野生型、突變體和As結(jié)合突變體p53的結(jié)構(gòu)

從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)(PDB)[21]中獲得了未結(jié)合DNA的自由狀態(tài)p53核心區(qū)域(p53C)的結(jié)構(gòu),其中包括野生型p53 (PDB: 1TSR A), R249S突變體 (PDB: 3D06), 砷(III)結(jié)合的R249S突變體(PDB: 7DHZ), 截取其中核心區(qū)域, 即97—287殘基用于模擬.在計(jì)算前, 用Modeler軟件(版本9.24)[22]補(bǔ)全原始結(jié)構(gòu)中缺失的殘基, 并用Pdb-Viewer軟件(版本4.1)[23]補(bǔ)全其余缺失原子.原始結(jié)構(gòu)中缺失的殘基不包含本文中特殊標(biāo)記出的殘基.

2.2 正則模式計(jì)算

首先評(píng)估了不同p53結(jié)構(gòu)導(dǎo)致低頻振動(dòng)的差異.通常, 正則模式分析需要通過(guò)對(duì)從PDB中獲得的p53結(jié)構(gòu)進(jìn)行扭曲, 使用能量最小化的初始結(jié)構(gòu).我們使用了彈性網(wǎng)絡(luò)模型, 該模型允許使用PDB中獲得的原始結(jié)構(gòu)作為初始結(jié)構(gòu).為了更精確地展示特定殘基中可能存在的重原子間相互作用, 采用了Yao等[24]開(kāi)發(fā)的全原子彈性網(wǎng)絡(luò)模型(all-atom elastic network model, AAENM).與其他粗粒度方法相比, AAENM模型包括了所有的重原子.這一基于全原子模型的結(jié)果與基于全經(jīng)驗(yàn)力場(chǎng)計(jì)算得到的正則模式有較好的一致性.所有正則模式計(jì)算的步驟均使用基于R語(yǔ)言的Bio3D軟件包[25]實(shí)現(xiàn).

2.3 分 析

本文中所有可視化分析使用PyMOL軟件繪制, 其中, 用α碳原子的軌跡表示各殘基的軌跡.為了更好地可視化p53的運(yùn)動(dòng)軌跡, 各運(yùn)動(dòng)模態(tài)的特征向量被放大了2.5倍.

原子波動(dòng)統(tǒng)計(jì)了所有正則振動(dòng)模式, 并按照下式計(jì)算[26]:

其中: 下角標(biāo)k對(duì)應(yīng)于原子在x,y,z方向上的運(yùn)動(dòng)分量; 下角標(biāo)i為正則模式序數(shù);T為溫度;kB為溫度為T時(shí)的玻爾茲曼常數(shù);u,M和ω分別表示特征向量、對(duì)角質(zhì)量矩陣和正則模式頻率.

這里按照Kaynak和Doruker[27]的方法分析了正則模式頻率的移動(dòng).結(jié)構(gòu)a相對(duì)于結(jié)構(gòu)b的第i個(gè)正則振動(dòng)模式的頻率偏移百分?jǐn)?shù)fs(i)按下式計(jì)算:

其中,ωia和ωib分別為結(jié)構(gòu)a和結(jié)構(gòu)b第i個(gè)太赫茲振動(dòng)模式的頻率.具體到本研究中, 結(jié)構(gòu)a為R249S突變體(R249S)或砷(III)結(jié)合的R249S突變體(R249S-As), 結(jié)構(gòu)b即為野生型p53C.

為比較R249S和R249S-As的頻率偏移百分?jǐn)?shù), 這里定義第i個(gè)正則振動(dòng)模式的頻率恢復(fù)比例fr(i), 按下式計(jì)算:

所有正則振動(dòng)模式的原子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)相關(guān)性可基于(4)式計(jì)算[28]:

其中,cij為殘基i和j間的皮爾遜相關(guān)系數(shù), [σij](3)為殘基i和j間的3 × 3協(xié)方差矩陣的交叉子矩陣, tr(·)表示矩陣的跡.

3 結(jié)果與討論

3.1 砷(III)對(duì)p53C突變蛋白最低頻率振動(dòng)模式的恢復(fù)作用

我們使用基于ENM的計(jì)算展示了平衡位置附近的野生型p53C (Wild type, WT), R249S和R249S-As的最低頻率集體振動(dòng)模式.如圖2(a)所示, 野生型p53C的DNA結(jié)合域總體具有較小的振動(dòng)幅度, L1環(huán)和H2螺旋區(qū)域幾乎在最低振動(dòng)頻率保持剛性, L2環(huán)和L3環(huán)的振動(dòng)特征值與整個(gè)p53C結(jié)構(gòu)相比較小.這種太赫茲頻段的最低頻率振動(dòng)模式或許有助于p53C的DNA結(jié)合域與DNA結(jié)構(gòu)分子對(duì)接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 使其可以延伸到DNA的結(jié)合溝槽中.由于R249的突變會(huì)破壞與相鄰殘基的氫鍵和配位結(jié)構(gòu), R249S的最低頻率振動(dòng)模式表現(xiàn)出顯著的變化(圖2(b)): L1環(huán)顯示了較大的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)幅度, 而H2螺旋的振動(dòng)在R249S中很明顯.相比之下, L2環(huán)和L3環(huán)在振動(dòng)幅度上的增加較小.總之, R249S突變使p53C的DNA結(jié)合域最低頻率振動(dòng)幅度總體增加, 意味著突變導(dǎo)致了蛋白分子內(nèi)部的太赫茲頻率運(yùn)動(dòng)模式的變化,蛋白分子的柔性構(gòu)象變化反映了DNA結(jié)合能力的下降.

圖2 砷(III)對(duì)p53C突變體R249S的低頻振動(dòng)模式恢復(fù) (a) 野生型p53C (wild type,WT) 、(b) R249S突變型p53C (R249S)、(c) 砷(III)結(jié)合的R249S突變型p53C的最低頻率集體振動(dòng)模式軌跡; (d)野生型p53C (wild type,WT) 、(e) R249S突變型p53C(R249S)、(f) 砷(III)結(jié)合的R249S突變型p53C的次低頻率集體振動(dòng)模式軌跡; 灰色箭頭表示對(duì)應(yīng)頻率蛋白分子骨架的振動(dòng)方向, 箭頭長(zhǎng)度代表相對(duì)振幅大小Fig.2.The trajectory of the lowest-frequency vibrations of (a) wild type (WT), (b) R249S, (c) R249S-As.The trajectory of the second lowest-frequency vibrations of (d) wild type (WT), (e) R249S, (f) R249S-As.Arrows represent the direction of motion of each residue from the initial position, with length of arrows indicating vibration amplitude, relatively.

隨后, 我們檢驗(yàn)了R249S-As的最低頻率振動(dòng)模式.在最近關(guān)于三氧化二砷(III)恢復(fù)p53突變蛋白活性的研究中, 認(rèn)為砷(III)是通過(guò)對(duì)相鄰殘基的變構(gòu)作用在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定p53C來(lái)恢復(fù)蛋白活性功能的[12].為此, 我們研究了砷(III)結(jié)合的R249S突變型p53C (R249S-As)的最低頻率運(yùn)動(dòng)特征, 以探索小分子結(jié)合恢復(fù)蛋白功能的物理機(jī)制.盡管R249S-As的整體最低頻率運(yùn)動(dòng)模式與WT相比有所變化, 但其運(yùn)動(dòng)軌跡顯示砷(III)極大地穩(wěn)定了R249S的L1環(huán)區(qū)域的向外擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),使DNA主溝結(jié)合殘基序列的局部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)得以恢復(fù)(圖2(c)).換句話說(shuō), R249S-As整體最低頻率振動(dòng)模式相比WT發(fā)生了轉(zhuǎn)換, 但其DNA結(jié)合域的運(yùn)動(dòng)顯著恢復(fù)了.

此外, 在次低頻振動(dòng)模式中, 可觀察到砷(III)結(jié)合對(duì)R249S突變體的DNA結(jié)合域運(yùn)動(dòng)的明顯恢復(fù)作用(圖2(d)—(f)).其中, 野生型p53C結(jié)構(gòu)的L1環(huán)和H2螺旋具有相對(duì)于p53C蛋白中心位置鉸鏈開(kāi)合的運(yùn)動(dòng)特征, 在R249S突變體中這一振動(dòng)模式被抑制了, 而在砷(III)結(jié)合后, 這一鉸鏈運(yùn)動(dòng)模式得到恢復(fù); 從DNA結(jié)合域的振動(dòng)特征模式方面看, 同樣觀察到R249S-As的運(yùn)動(dòng)更類似于野生型的振動(dòng)模式.可見(jiàn), p53C蛋白中心最低頻率的兩個(gè)振動(dòng)模式都顯示蛋白的活性與太赫茲頻率集體振動(dòng)有關(guān).

3.2 砷(III)對(duì)p53C突變蛋白的原子波動(dòng)恢復(fù)作用

通過(guò)統(tǒng)計(jì)所有正則振動(dòng)模式的原子波動(dòng), 可以獲得蛋白分子骨架的整體波動(dòng)情況.原子波動(dòng)參數(shù)用以描述p53C野生型、突變結(jié)構(gòu)和活性恢復(fù)結(jié)構(gòu)之間的蛋白分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的特定差異[29].如圖3所示, WT, R249S和R249S-As的原子波動(dòng)在非DNA結(jié)合區(qū)域的趨勢(shì)一致, 反映了p53C蛋白分子整體柔性和形變能較為穩(wěn)定, 其總體趨勢(shì)取決于蛋白分子骨架構(gòu)成及二級(jí)結(jié)構(gòu).我們注意到,R249S突變蛋白在L1環(huán)和L2環(huán)區(qū)域具有較高水平的原子波動(dòng), 這可能是R249S不利于DNA結(jié)合的原因之一; R249S-As在L1環(huán)和L2環(huán)區(qū)域的原子波動(dòng)恢復(fù)到了與野生型一致的水平, 而R249SAs的L3環(huán)原子波動(dòng)幅度相比野生型有所增加.綜合最低頻率軌跡和原子波動(dòng)分析結(jié)果, 可以發(fā)現(xiàn)砷(III)結(jié)合明顯改變L1環(huán)區(qū)域的低頻運(yùn)動(dòng), 意味著L1環(huán)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)對(duì)DNA結(jié)合活性至關(guān)重要.

圖3 (a) p53C野生型、R249S突變型和砷(III)結(jié)合的R249S突變型p53C的原子波動(dòng)分析(沿X軸的灰色條代表序列, 其中用四種不同顏色分別標(biāo)記4個(gè)區(qū)域); (b) L1環(huán)區(qū)域(殘基序列112—124)的局部原子波動(dòng)分析; (c) L2環(huán)區(qū)域(殘基序列163—195)的局部原子波動(dòng)分析Fig.3.(a) Atomic fluctuation analysis of the DNA binding domain of the WT, R249S, and R249S-As.The gray bar above the X axis represents the sequence, where four regions are marked with four colors.(b) The details of the yellow (L1, residues 112—124)dotted areas.(c) The details of the blue (L2, residues 163—195) dotted areas.

3.3 砷(III)對(duì)p53C突變蛋白的振動(dòng)頻率恢復(fù)作用

蛋白分子的欠阻尼振動(dòng)的頻率決定了運(yùn)動(dòng)發(fā)生的時(shí)間尺度.對(duì)蛋白分子自由狀態(tài)和結(jié)合狀態(tài)的模擬研究表明, 配體的結(jié)合會(huì)造成頻率向高頻方向偏移[30], 頻率參數(shù)可能在反映蛋白-配體相互作用中有重要意義.基于ENM獲取的振動(dòng)模式譜顯示, p53C自最低頻率振動(dòng)模式的200個(gè)太赫茲振動(dòng)模式處于0—1 THz的頻率范圍內(nèi), 并且野生型、突變體和砷(III)結(jié)合突變體振動(dòng)模式可以根據(jù)頻率分布區(qū)分(圖4(a)).因此, 我們統(tǒng)計(jì)了突變體和砷(III)結(jié)合突變體前200個(gè)太赫茲振動(dòng)模式相對(duì)野生型p53C的頻率偏移.如圖4(b)所示, 在這一范圍內(nèi), R249S突變均造成了頻率的負(fù)偏移,而除了第7振動(dòng)模式(即最低頻率振動(dòng)模式)外,砷(III)結(jié)合的突變體對(duì)所有振動(dòng)模式的頻率展示出了明顯的恢復(fù)作用.圖4(b)中插圖展示了砷(III)結(jié)合對(duì)R249S突變體頻率變化的恢復(fù)效果, 部分振動(dòng)模式的恢復(fù)效果可達(dá)60%.此外, 這里專門研究了特定頻率太赫茲振動(dòng)模式的偏移, 如圖4(c)所示.在0.3—1.3 THz范圍內(nèi), R249S突變均造成了頻率的負(fù)偏移, 偏移程度隨頻率升高而變小.這暗示突變對(duì)太赫茲振動(dòng)模式的影響可能主要體現(xiàn)在較低頻段.與之對(duì)應(yīng), 砷(III)結(jié)合對(duì)頻率的恢復(fù)效果也主要體現(xiàn)在較低區(qū)域(0.3—0.8 THz), 而在更高頻段恢復(fù)效果較弱.砷(III)結(jié)合對(duì)p53C突變體振動(dòng)頻率的恢復(fù), 進(jìn)一步表明蛋白活性的恢復(fù)與其太赫茲頻率振動(dòng)屬性相關(guān).

圖4 (a) 0—1.0 THz內(nèi)的野生型p53C (WT), 突變體(R249S)和砷(III)結(jié)合突變體(R249S-As)的振動(dòng)譜; (b) 突變體(R249S)和砷(III)結(jié)合突變體(R249S-As)相對(duì)于野生型p53 C的前200個(gè)振動(dòng)模式的太赫茲振動(dòng)頻率偏移百分?jǐn)?shù), 插圖為砷(III)結(jié)合后突變體的頻率恢復(fù)比例; (c) R249S和R249S-As在野生型p53C特定頻率處對(duì)應(yīng)振動(dòng)模式的頻率偏移百分?jǐn)?shù)Fig.4.(a) Mode index spectra of wild-type p53C (WT), mutant (R249S) and As-bound mutant (R249S-As) in 0—1.0 THz; (b) the frequency shift (%) of the R249S and the R249S-As mutant from the WT in first 200 collective vibration modes, and the insert shows the proportion of frequency recovery for the As-bound R249S mutants; (c) the frequency shift (%) of corresponding mode of the R249S and the R249S-As at certain frequencies of WT.

3.4 p53C結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)相關(guān)性分析

我們引入了動(dòng)力學(xué)相關(guān)矩陣來(lái)解釋突變和砷(III)結(jié)合對(duì)太赫茲振動(dòng)的破壞和恢復(fù).如圖5所示, 動(dòng)力學(xué)正相關(guān)區(qū)域用黑色線框標(biāo)出, 與DNA直接接觸的4個(gè)殘基和直接與砷(III)結(jié)合的4個(gè)殘基在橫軸上分別用綠色和黃色虛線標(biāo)出.動(dòng)力學(xué)相關(guān)矩陣顯示, L1, L2, L3和H2這4個(gè)區(qū)域是彼此動(dòng)力學(xué)正相關(guān)的.這意味著, 某一區(qū)域因突變而造成的動(dòng)力學(xué)變化可以通過(guò)這種相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)傳遞到其他區(qū)域.此外, 砷(III)結(jié)合的L1區(qū)域與本區(qū)域的K120殘基, 以及H2區(qū)域的R273和R280殘基都具備明顯的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性, 尤其是兩個(gè)DNA結(jié)合殘基(R273和R280)的運(yùn)動(dòng)與3個(gè)砷(III)結(jié)合殘基(C124, M133, M135)直接正相關(guān).這種動(dòng)力學(xué)相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)可能是砷(III)結(jié)合作為一種有效的p53蛋白活性恢復(fù)策略的生物物理基礎(chǔ).

圖5 野生型p53C的動(dòng)力學(xué)相關(guān)矩陣.每個(gè)點(diǎn)根據(jù)它在X軸和Y軸上的兩個(gè)殘基的Cab值(殘基a與b之間的相關(guān)性)來(lái)著色.Cab值根據(jù)所得太赫茲振動(dòng)模態(tài)計(jì)算, 其中Cab為1, —1和0, 分別表示完全相關(guān)、完全負(fù)相關(guān)和不相關(guān).橫軸上用綠色虛線標(biāo)出了4個(gè)與DNA作用的殘基, 縱軸上用黃色虛線標(biāo)出了4個(gè)與砷(III)結(jié)合的殘基.黑色虛線框標(biāo)出了4個(gè)正相關(guān)區(qū)域, 其中L1與H2相關(guān)區(qū)域被專門表示在右邊, 并與R249S突變體, 砷(III)結(jié)合R249S突變體動(dòng)力學(xué)相關(guān)矩陣的對(duì)應(yīng)區(qū)域比較Fig.5.Residue-residue motion correlation map of the DNA binding domain of the wild type p53C, where each point is colored according to its Cab (correlation between residues a and b) of the two residues on the X axis and Y axis.The Cab are calculated by all modes, where Cab = 1, —1, 0 means completely correlation, completely anticorrelation and no correlation, respectively.The four DNA-contact residues are marked in dark green dash curves on the X axis, and the four As-bound residues are marked in yellow dash curves on the Y axis.The black dashed boxes mark the four positively correlated regions, where the correlated regions between L1 and H2 are specifically represented on the right and compared with the corresponding regions of the correlation map of the R249S and the As-bound R249S mutant.

我們進(jìn)一步具體闡釋了砷(III)結(jié)合對(duì)L1-H2動(dòng)力學(xué)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控作用.不同結(jié)構(gòu)區(qū)域間運(yùn)動(dòng)的正相關(guān)性意味著在大多數(shù)太赫茲振動(dòng)模式中, 兩區(qū)域的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)方向的, 這種協(xié)同振動(dòng)具有重要的功能意義.對(duì)野生型p53C, 兩區(qū)域間殘基的運(yùn)動(dòng)顯示出了廣泛的正相關(guān)性, 尤其是兩個(gè)DNA結(jié)合殘基(K120和R280)之間展示出了運(yùn)動(dòng)相關(guān)性,這可能與DNA結(jié)合過(guò)程中的協(xié)同運(yùn)動(dòng)有關(guān).這種相關(guān)性在R249S突變體中被顯著削弱, 而在砷(III)結(jié)合后得以恢復(fù).綜上, 動(dòng)力學(xué)相關(guān)性分析顯示砷(III)的結(jié)合具有跨區(qū)域的運(yùn)動(dòng)耦合相關(guān)性影響,使砷(III)結(jié)合區(qū)域(L1)的殘基與H2區(qū)域的運(yùn)動(dòng)耦合恢復(fù)至野生型p53C狀態(tài).

4 結(jié) 論

本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法描述了p53C蛋白, 其R249S突變蛋白和砷(III)結(jié)合的R249S突變蛋白結(jié)構(gòu)的低頻運(yùn)動(dòng).基于全原子彈性網(wǎng)絡(luò)模型的正則模式分析, 砷(III)結(jié)合對(duì)p53C突變蛋白的DNA結(jié)合域的太赫茲頻率運(yùn)動(dòng)有恢復(fù)作用,主要體現(xiàn)在L1環(huán)區(qū)域的最低頻率振動(dòng)模式和DNA結(jié)合域的次低頻振動(dòng)模式的恢復(fù).同時(shí), 所有正則模式振動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明砷(III)的結(jié)合影響了R249S突變蛋白DNA結(jié)合域的原子波動(dòng),使L1和L2環(huán)的原子波動(dòng)恢復(fù)至野生型p53C的水平.除了砷(III)對(duì)DNA結(jié)合域的低頻運(yùn)動(dòng)有恢復(fù)作用外, 振動(dòng)頻移還反映出p53C太赫茲振動(dòng)態(tài)分布的恢復(fù).基于殘基動(dòng)力學(xué)相關(guān)矩陣進(jìn)一步解釋了砷(III)結(jié)合導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化與太赫茲運(yùn)動(dòng)恢復(fù)之間的關(guān)聯(lián)機(jī)理.本研究從太赫茲生物物理的角度分析了小分子配體對(duì)蛋白活性恢復(fù)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程, 為理解蛋白的功能和集體低頻振動(dòng)的關(guān)系提供了一個(gè)新的證據(jù), 有望啟發(fā)p53蛋白相關(guān)的癌癥發(fā)病機(jī)理和精準(zhǔn)治療研究.