循环血流中力调节的GPIba/vWF反应动力学

在阻止血液从受伤部位渗漏到凝血形成这一多步骤过程中， GPIba－vWF之间的相互作用是介导血小板初始黏附的至关重要的第一步，受分子特异反应及力的双重调控。GPIba或vWF结构的改变、病理性高剪切血流环境的诱导，均可使血小板黏附和聚集过程的力调控途径发生偏差或中断，导致出血性和血栓性疾病。因此揭示GPIba／vWF相互作用的力调控机制，对于深入了解血管性血友病及血栓形成的生理和病理过程，具重要意义。本项目运用分子与细胞生物力学的理论和分析方法，结合理论建模、拉伸分子动力学模拟、流动腔实验，研究血流剪切应力、剪切速率及环境热噪声对黏附分子结合和解离速率的影响；旨在定量刻画GPIba／vWF键离解的力学调控机制；探明影响其键形成的主要因素及是否存在输运调控机制；揭示力依赖性的GPIba／vWF相互作用的分子结构基础，标定关键氨基酸残基的位置，为相关疾病的介入治疗和创新药物的设计提供有用信息。

血小板表面受体( platelet glycoprotein Ib, GPIb )和血管性血友病因子( von Willebrand factor, vWF)是调节血小板功能的关键黏附分子。各种血栓性和出血性疾病（如动脉粥样硬化、深静脉血栓及血管性血友病等）的发生，往往源于vWF的结构突变所导致它和GPIb之间反应动力学行为的失常。GPIb和vWF的相互作用是阻止血液从受损部位渗漏到血栓形成这一多步级联反应过程中至关重要的第一步，而它们的结合和解离，受到其所处血流剪应力环境的调节，这种力－化学偶联的相互作用将调控整个循环中血小板黏附和聚集过程的始终。. 循环的血流中，血小板表面受体GPIb与血管壁面内皮上（或流动腔底板上）vWF的接触、黏附、滚动、停留和解离是一个极其复杂的力、化学和物理过程。首先我们结合理论建模和流动腔实验，从细胞、分子水平探测细胞尺寸、细胞表面拓扑结构、细胞之间的碰撞、流体的剪切应力、剪切率、流体的粘度和水分子布朗运动对近壁面细胞运动行为的独立影响或协同作用。进而结合拉伸与自由分子动力学模拟技术，对GPIbα/vWF复合物晶体结构进行原子水平的研究，试图发现接触面上发生相互作用的重要氨基酸残基；接着分别对野生型vWF、 3个2B型血管性血友病之功能获得性突变体（R543Q、I546V和解除了C509-C695之间二硫键）与GPIbα相互作用的自由分子动力学模拟，探索vWF与血小板上GPIbα结合亲和力的调节机制背后的分子结构基础；最后对两种能在静态或流体的条件下近乎完全地抑制GPIbα和VWF-A1之间的相互作用的抗血栓单克隆抗体6B4和SZ2，通过同源模建、再与具晶体结构的配体GPIbα 进行分子对接，进而运用自由和拉伸分子动力学模拟对出现的氢键、盐桥等生存时间、拉离力等重要数据进行分析，发展了一种在缺乏晶体结构情形下表征受体／配体相互作用中重要氨基酸残基的新方法，试图为抗体药物设计提供指导。