【发明专利】一种人源膜联蛋白人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构及其解析方法 CN114437197A.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210178427.5(22)申请日 2022.02.24(71)申请人 江苏靶标生物医药研究所有限公司地址 213000 江苏省常州市武进区常武中路18号常州科教城南京大学常州科技大厦五楼(72)发明人 华子春唐薇(74)专利代理机构 江苏银创律师事务所 32242专利代理师 何震花(51)Int.Cl.C07K 14/47(2006.01)G16C 20/50(2019.01) (54)发明名称一种人源膜联蛋白人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构及其解析方法(57)摘要本发明公开了一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构及其解析方法， 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。 所述的人源膜联蛋白突变体二聚体的晶体结构的一个晶格由4个蛋白分子组成， 分别为： chain A、 chain B、 chain C、chain D； 所述的蛋白晶体每个单分子含有4个repeat， 所述的每个repeat由5个螺旋和连接它们的loop组成。 本发明所提供的突变体蛋白的结构信息可以用于更高效地开展制备检测试剂、诊断试剂盒制备、 药物靶点筛选和治疗效果更好的变体蛋白研发， 满足生物制药应用的要求。权利要求书1页 说明书7页序列表2页 附图3页CN 114437197 A2022.05.06CN 114437197 A1.一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 其特征在于： 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.根据权利要求1所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 其特征在于： 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的一个晶格由4个蛋白分子组成， 分别为：chain A、 chain B、 chain C、 chain D； 所述的蛋白晶体每个单分子含有4个repeat， 所述的每个repeat由5个 螺旋和连接它们的loop组成。3.根据权利要求2所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 其特征在于： 所述的每个repeat由约70个氨基酸组成的5个 螺旋和连接其的loop组成， 属于一种典型的膜联蛋白Annexins家族类蛋白。4.根据权利要求2所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 其特征在于： 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的晶型外形为块状晶体， 空间群为P21212； 所述的人源膜联蛋白TP25S的晶体结构的晶胞参数为a为b为c为 90 。5.根据权利要求2或3所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 其特征在于：所述的chain Achain D， chain Bchain C， chain Cchain A之间形成强分子间作用力。6.权利要求1至5任一项所述的人源膜联蛋白人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的解析方法， 其特征在于包括如下步骤： 从母液中可以获得晶体， 利用液态氮气流快速冷冻， 在100K下利用X射线源获得的晶体数据， 具体过程如下：首先使用的尼龙晶体环， 从晶体浸泡液中获取适宜X射线衍射的晶体， 并迅速使用冷却系统产生的低温氮气流中冷冻至零下150180； 使X射线通过晶体， 利用旋进法收集X射线衍射数据； 收集到晶体的X射线衍射数据后， 按照下述步骤进行相应的数据处理： (1)使用HKL2000等软件对上一步骤中收集得到的衍射数据进行处理， 获得完整的数据文件； (2)使用CCP4程序包中的Phaser、 Molrep软件， 利用分子置换方法， 以已知的膜联蛋白的结构为搜索模型， 制得人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构。7.权利要求1至5任一项所述的人源膜联蛋白人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构在制备检测试剂、 诊断试剂盒、 药物靶点筛选和治疗药物中的应用。权利要求书1/1 页2CN 114437197 A2一种人源膜联蛋白人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构及其解析方法技术领域0001本发明涉及医药工程技术领域， 具体涉及一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构及其解析方法。背景技术0002研究表明， 膜联蛋白A5(Annexin A5)简称ANXA5， 是一种320个氨基酸组成的单链蛋白， 研究早期其又被称为胎盘抗凝蛋白I、 凝血酶抑制剂V、 内皮素II、 钙结合蛋白I和脂皮质素V。 早在1985年， 研究报道将其描述为血管抗凝剂， 之后它又成为第一个被表征三维结构的膜联蛋白， 表明对其的结构解析具有十分重要的研究价值。0003研究表明， ANXA5蛋白结构重复序列I至IV组成， 其蛋白序列226位上的ASP以Ca2+和pH依赖的构象方式参与调控分子开关。 ANXA5与Ca2+结合时的构象， 发现在ANXA5重复序列III第187位上暴露的Trp与磷脂结合， 此外， ANXA5内部的域间形成了由I/IV和II/III组成的交互作用方式。 其中， I和IV之间的相互作用是由NH2末端以非共价方式介导产生， 而重复序列II和III通过短螺旋转动方式共价连接。0004研究表明， ANXA5是一种单体结构， 但与磷脂膜结合时， 三个ANXA5单体会自发形成三聚体， 而形成的三聚体可以通过三聚体三聚体相互作用的方式在暴露有磷脂酞丝氨酸(PS)的表面组装。 在涉及到抗炎、 纤溶和抗血栓过程中， 细胞内的ANXA5会在二维晶格中自组装， 进而改变细胞膜的曲率以及细胞形状， 最终促进细胞膜的修复。0005研究表明， 细胞内的ANXA5在质膜上表现出钙通道活性， 它能与血小板中的肌动蛋白相互作用， 是凝血过程的关键调节因子。 另外， 在血液凝固过程中需要血小板的激活， 以形成一个以PS为主的磷脂膜催化表面， 使凝血因子X、 凝血酶原等凝血固子活化。 由于膜联蛋白具有较强的钙依赖性磷脂结合活性， 因而能够竞争性抑制凝血因子和血小板膜磷脂的结合， 从而抑制了凝血因子X等的活化， 起到抗凝血的作用。0006综上所述， Annexins是一类钙离子依赖型的磷脂结合蛋白， 能够调控抗凝血、 细胞凋亡、 信号转导等过程， 并参与多种疾病的发生发展。 ANXA5是膜联蛋白家族分布最多和最广泛的成员， 最早被称为抗凝蛋白， 主要起抗凝血的功能， 通常作为抗凝剂和抗血栓形成的药。 近几年， 对于寻找与PS结合能力更强、 抗血栓能力更强和毒性更小的ANXA5突变体成为研究热点。 本发明提供了一个构建此类突变体的新思路， 即通过在ANXA5的C末端添加一个半胱氨酸， 能够通过形成分子间的二硫桥的构建提高分子间的聚集作用， 在竞争性抑制凝血因子和血小板膜磷脂的结合中发挥更强的作用。0007目前， X射线单晶衍射方法是通过蛋白质单晶获得其三维结构的最重要的研究方法之一。 对于X射线单晶衍射方法， 蛋白质单晶必须达到足够大的尺寸和完善程度。 然而，由于溶液中蛋白质分子之间的相互作用位点较少， 相互作用力比较弱， 蛋白质晶体中往往含有很大比重的水， 因此， 内部结构比较规整的蛋白质晶体仍旧很难获得。 获得高质量的蛋白质晶体仍旧是蛋白质结构解析的瓶颈问题。说明书1/7 页3CN 114437197 A3发明内容0008本发明提供了一种低毒性、 高活性的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构及其解析方法。0009本发明提供的一种低毒性、 高活性的人源膜联蛋白A5突变体二聚体， 与人源膜联蛋白A5相比较， 其毒性大大降低、 安全性显著提高； 人源膜联蛋白A5突变体二聚体蛋白的PS结合能力是人源膜联蛋白A5的4.5倍。0010为了解决现有技术的问题， 本发明提供了如下技术方案： 本发明的一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 采用技术方案如下： 本发明的一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。0011进一步地， 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的一个晶格由4个蛋白分子组成， 分别为： chain A、 chain B、 chain C、 chain D。0012进一步地， 所述的蛋白晶体每个单分子含有4个repeat， 所述的每个repeat由5个 螺旋和连接它们的loop组成。0013更进一步地， 所述的每个repeat由约70个氨基酸组成的5个 螺旋和连接其的loop组成， 属于一种典型的膜联蛋白Annexins家族类蛋白。0014进一步地， 所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的晶型外形为块状晶体， 空间群为P21212； 所述的人源膜联蛋白TP25S的晶体结构的晶胞参数为a为b为c为 90 。0015进一步地， 所述的chain Achain D， chain Bchain C， chain Cchain A之间形成强分子间作用力。0016本发明所述的人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构的解析方法， 包括如下步骤： 从母液中可以获得晶体， 利用液态氮气流快速冷冻， 在100K下利用X射线源获得的晶体数据， 具体过程如下：0017首先使用的尼龙晶体环(如Hampton Research公司的)， 从晶体浸泡液中获取适宜X射线衍射的晶体， 并迅速使用冷却系统(如Oxford Cryosystem公司的)产生的低温氮气流中冷冻至零下150180； 使X射线通过晶体， 利用旋进法收集X射线衍射数据； 收集到晶体的X射线衍射数据后， 按照下述步骤进行相应的数据处理： (1)使用HKL2000等软件对上一步骤中收集得到的衍射数据进行处理， 获得完整的数据文件； (2)使用CCP4程序包中的Phaser、 Molrep等软件， 利用分子置换(MR， Molecular Replacement)方法， 以已知的膜联蛋白的结构为搜索模型， 制得人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构。0018有益效果： 本发明可以用于设计和/或修改膜联蛋白以提高其抗凝血、 抗炎症、 识别凋亡细胞等作用， 提高稳定性以及降低毒性等方面。 本发明所提供的改良蛋白的结构信息可以用于更高效地开展在制备检测试剂、 诊断试剂盒制备、 药物靶点筛选和治疗效果更好的变体蛋白， 满足生物制药应用的要求。0019与现有技术相比， 本发明具有如下优点：0020(1)本发明在分子水平的基础上解析了人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构。 晶体结构及其衍生出的信息适用于设计和鉴定新药物， 适用于设计具有高稳定性、 药效好、 安全性更好的突变体蛋白。 本发明可用于诸如， 改善蛋白稳定性、 提高药物疗效、 降低药说明书2/7 页4CN 114437197 A4物毒性、 构建ANXA5突变体库、 医药领域筛选抑制剂等方面。0021(2)本发明提供了解析膜联蛋白晶体结构的方法， 通过该方法成功获得人源膜联蛋白ANXA5突变体二聚体的晶体结构。 本发明公布的人源膜联蛋白A5突变体二聚体晶体结构信息可用于解释基于构效关系的膜联蛋白抗凝血、 抗炎症、 识别凋亡细胞等活性的机制。本发明提供的ANXA5突变体结构完整， 保留氨基酸信息全面， 为ANXA5的研究提供了更加详细的结构信息。附图说明0022图1为本发明的人源膜联蛋白A5突变体二聚体经过分子筛进一步纯化之后的SDSPAGE电泳结果。0023图2为本发明的人源膜联蛋白A5突变体二聚体高通量筛选的片状晶体示意图。0024图3为本发明的人源膜联蛋白A5突变体二聚体优化后的块状晶体示意图。0025图4为本发明的人源膜联蛋白A5突变体二聚体晶体结构示意图。0026图5为本发明的人源膜联蛋白A5突变体二聚体单分子晶体示意图。具体实施方式0027下面通过实施例对本发明做进一步说明， 但本发明不受实施例的限制。0028实施例10029本发明的一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 采用技术方案如下： 本发明的一种人源膜联蛋白A5突变体二聚体的晶体结构， 所述的人源膜联蛋白A