循環血流中力調節的GPIba/vWF反應動力學

《循環血流中力調節的GPIba/vWF反應動力學》是依託華南理工大學，由方穎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：循環血流中力調節的GPIba/vWF反應動力學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：方穎
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

在阻止血液從受傷部位滲漏到凝血形成這一多步驟過程中， GPIba－vWF之間的相互作用是介導血小板初始黏附的至關重要的第一步，受分子特異反應及力的雙重調控。GPIba或vWF結構的改變、病理性高剪下血流環境的誘導，均可使血小板黏附和聚集過程的力調控途徑發生偏差或中斷，導致出血性和血栓性疾病。因此揭示GPIba／vWF相互作用的力調控機制，對於深入了解血管性血友病及血栓形成的生理和病理過程，具重要意義。本項目運用分子與細胞生物力學的理論和分析方法，結合理論建模、拉伸分子動力學模擬、流動腔實驗，研究血流剪下應力、剪下速率及環境熱噪聲對黏附分子結合和解離速率的影響；旨在定量刻畫GPIba／vWF鍵離解的力學調控機制；探明影響其鍵形成的主要因素及是否存在輸運調控機制；揭示力依賴性的GPIba／vWF相互作用的分子結構基礎，標定關鍵胺基酸殘基的位置，為相關疾病的介入治療和創新藥物的設計提供有用信息。

結題摘要

血小板表面受體( platelet glycoprotein Ib, GPIb )和血管性血友病因子( von Willebrand factor, vWF)是調節血小板功能的關鍵黏附分子。各種血栓性和出血性疾病（如動脈粥樣硬化、深靜脈血栓及血管性血友病等）的發生，往往源於vWF的結構突變所導致它和GPIb之間反應動力學行為的失常。GPIb和vWF的相互作用是阻止血液從受損部位滲漏到血栓形成這一多步級聯反應過程中至關重要的第一步，而它們的結合和解離，受到其所處血流剪應力環境的調節，這種力－化學偶聯的相互作用將調控整個循環中血小板黏附和聚集過程的始終。循環的血流中，血小板表面受體GPIb與血管壁面內皮上（或流動腔底板上）vWF的接觸、黏附、滾動、停留和解離是一個極其複雜的力、化學和物理過程。首先我們結合理論建模和流動腔實驗，從細胞、分子水平探測細胞尺寸、細胞表面拓撲結構、細胞之間的碰撞、流體的剪下應力、剪下率、流體的粘度和水分子布朗運動對近壁面細胞運動行為的獨立影響或協同作用。進而結合拉伸與自由分子動力學模擬技術，對GPIbα/vWF複合物晶體結構進行原子水平的研究，試圖發現接觸面上發生相互作用的重要胺基酸殘基；接著分別對野生型vWF、 3個2B型血管性血友病之功能獲得性突變體（R543Q、I546V和解除了C509-C695之間二硫鍵）與GPIbα相互作用的自由分子動力學模擬，探索vWF與血小板上GPIbα結合親和力的調節機制背後的分子結構基礎；最後對兩種能在靜態或流體的條件下近乎完全地抑制GPIbα和VWF-A1之間的相互作用的抗血栓單克隆抗體6B4和SZ2，通過同源模建、再與具晶體結構的配體GPIbα 進行分子對接，進而運用自由和拉伸分子動力學模擬對出現的氫鍵、鹽橋等生存時間、拉離力等重要數據進行分析，發展了一種在缺乏晶體結構情形下表征受體／配體相互作用中重要胺基酸殘基的新方法，試圖為抗體藥物設計提供指導。