这篇文档属于类型a，是一篇关于胰岛素内分泌系统在十足目甲壳动物中的分子建模研究的原创研究论文。以下是针对该研究的学术报告：

作者及研究机构

本研究由Jennifer C. Chandler、Neha S. Gandhi、Ricardo L. Mancera、Greg Smith、Abigail Elizur和Tomer Ventura共同完成。研究团队分别来自澳大利亚的University of the Sunshine Coast、Queensland University of Technology、Curtin University和University of Tasmania。该研究于2017年8月23日发表在《International Journal of Molecular Sciences》期刊上。

学术背景

研究领域为十足目甲壳动物的胰岛素内分泌系统，特别是胰岛素样肽（insulin-like peptides, ILPs）及其结合蛋白（insulin-like growth factor binding protein, IGFBP）的分子建模与功能研究。胰岛素信号系统在动物界中高度保守，从软体动物到人类均存在。在十足目甲壳动物中，胰岛素内分泌系统通过雄性特异性胰岛素样雄性腺肽（insulin-like androgenic gland peptide, IAG）调控雄性性别分化。为了理解IAG的生物活性，研究团队需要研究其生物调节因子，如胰岛素样生长因子结合蛋白（IGFBP）。本研究旨在通过分子建模方法表征东方岩龙虾（Sagmariasus verreauxi, Sv）的IGFBP和ILPs，并解析它们之间的结合相互作用。

研究流程

研究流程分为以下几个步骤： 1. 序列获取与比对：研究团队从转录组数据中挖掘了Sv-ILP2、Cq-ILP1和Cq-ILP2的序列，并与已知的ILPs进行比对。通过ClustalO进行序列比对，分析其理化性质保守性。 2. 蛋白质结构建模：使用LOMETS和Discovery Studio 4.0软件，基于已知的蛋白质结构模板（如PDB: 3TJQ和PDB: 2CQV）对Sv-IGFBP、Sv-IAG、Sv-ILP1和Sv-ILP2进行同源建模。模型的选择基于最低能量和DOPE评分。 3. 分子对接与结合研究：使用UCSF Chimera和Discovery Studio进行分子对接，模拟Sv-IGFBP_N’与各ILP配体（Sv-IAG、Sv-ILP1和Sv-ILP2）的结合。通过PDBsum、PRODIGY等软件分析结合界面上的关键残基。 4. 热点残基分析：通过计算丙氨酸扫描（computational alanine scanning）确定Sv-IGFBP_N’的结合热点残基。使用CPClab、Robetta、KFC、Anchor和HotRegion等软件进行多平台分析，验证热点残基的贡献。 5. 静电势表面分析：使用PDB2PQR和APBS软件计算Sv-IGFBP_N’与各ILP配体的静电势表面，分析结合界面的静电互补性。

主要结果

1. 序列分析与结构建模：研究发现Sv-ILP2与果蝇DILP8具有最高的同源性，并首次在十足目中描述了ILP2亚类。Sv-IGFBP与Cq-IGFBP的序列一致性为68.9%，且在理化性质上高度保守。
2. 分子对接与结合界面：研究确定了Sv-IGFBP_N’与各ILP配体的结合界面，发现多个保守的相互作用残基，包括Q67、G70、D71、S72、G91、G92、T93和D94。这些残基在结合过程中起关键作用。
3. 热点残基分析：通过计算丙氨酸扫描，验证了这些残基为结合热点，特别是带负电荷的D71和D94，在静电相互作用中起重要作用。
4. 静电势表面分析：研究显示Sv-IGFBP_N’的结合界面具有强负电性，而各ILP配体的结合界面则呈现互补的正电性，表明静电相互作用在结合过程中起主导作用。与脊椎动物IGFBP不同，十足目IGFBP与配体的静电互补性呈相反模式。

结论

本研究通过分子建模和计算分析，揭示了十足目甲壳动物IGFBP与ILPs之间的结合机制，特别是静电相互作用在结合过程中的重要性。研究结果表明，IGFBP在调控ILPs生物活性中起关键作用，并揭示了不同物种间IGFBP结合特异性的分子基础。该研究为理解十足目甲壳动物的胰岛素内分泌系统提供了新的视角，并为相关生物技术的开发（如性别控制）提供了理论基础。

研究亮点

1. 首次描述ILP2亚类：研究首次在十足目中发现了ILP2亚类，并揭示了其与果蝇DILP8的同源性。
2. 结合机制解析：通过分子建模和计算分析，详细解析了IGFBP与ILPs的结合界面及关键残基。
3. 静电互补性发现：研究发现十足目IGFBP与配体的静电互补性与脊椎动物相反，揭示了不同物种间结合特异性的分子基础。
4. 多平台验证：研究通过多种计算平台（如PDBsum、PRODIGY、CPClab等）验证了结合热点残基，增强了结果的可靠性。

其他有价值的内容

研究还讨论了IGFBP在十足目甲壳动物中的多功能性，包括其在胰岛素依赖性及非依赖性途径中的作用。此外，研究提出了IGFBP作为胰岛素信号系统调节因子的潜在应用，特别是在性别控制和甲壳动物养殖中的潜在价值。

通过本研究，研究团队不仅揭示了十足目甲壳动物胰岛素内分泌系统的分子机制，还为相关领域的进一步研究提供了重要的理论依据和技术支持。