调控VWF A1/A2相互作用的关键残基：来自分子动力学模拟和实验验证的见解

《Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis》：Key Residues Regulating VWF A1/A2 Interaction: Insights from Molecular Dynamics Simulations and Experimental Validation

本研究通过计算预测和实验验证，揭示了von Willebrand因子（VWF）A1/A2界面中D1323、R1334、Q1367与V1546、R1575、E1598的关键作用，鉴定了三个强氢键网络对A1/A2结合稳定性的维持机制，为靶向治疗出血性疾病提供了新分子靶点。

　　

Jinhua Fang|Zhiwei Wu|Junxian Yang|Yuming Huang|Aiying Liu|Jiangguo Lin

广东省人民医院（广东省医学科学院）医学研究所，南方医科大学，广州510080，中国

摘要

背景

冯维勒布兰德因子（VWF）由内皮细胞和巨核细胞分泌，在止血过程中起着关键作用。在正常生理条件下，VWF呈现球状构象，其中A1结构域上的糖蛋白Ibα（GPIbα）结合位点被相邻的A2结构域所遮挡。研究表明，外源性游离的A2片段可以通过与内源性VWF-A1的竞争性结合来改善创伤性脑损伤后的凝血功能，这突显了针对A1/A2相互作用的治疗潜力。

目的

确定调节A1/A2相互作用的关键残基。

方法

在本研究中，我们利用HADDOCK方法获得了A1/A2复合物的最佳构象，并通过分子动力学模拟确定了关键结合位点。我们还通过定向分子动力学（SMD）、生物层干涉法（BLI）和原子力显微镜（AFM）进行了多尺度验证。

结果

我们的研究发现了A1/A2界面上的三对强域间氢键：R1334-E1598、Q1367-V1546和D1323-R1575。计算分析表明，A1突变体（D1323A/R1334A/Q1367A）和A2突变体（V1546A/R1575A/E1598A）均降低了A1/A2的结合亲和力和构象稳定性。BLI实验确认A1突变体的亲和力显著降低，而AFM实验仅显示出轻微的降低趋势。相比之下，A2突变体在两种实验中均显著破坏了A1/A2的结合。

结论

通过将计算预测与实验验证相结合，我们确定了A1上的D1323、R1334和Q1367残基，以及A2上的V1546、R1575和E1598残基作为维持A1/A2相互作用的关键残基。这些发现加深了我们对VWF-A1/A2相互作用机制的理解，并为相关疾病的治疗提供了新的分子靶点和理论基础。

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  VWF的A2结构域遮挡了VWF A1结构域上的GPIbα结合位点
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  通过计算预测确定了A1/A2的关键残基，并通过SMD、BLI和AFM进行了验证
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  三对关键残基形成了对A1/A2相互作用至关重要的强氢键网络
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  突变破坏了A1/A2的结合，这些残基因此成为潜在的治疗靶点