基于多重弱相互作用的Aβ聚集抑制剂研究

阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)是一种神经退行性疾病,是老年痴呆最常见的一种形式,它具有不可治愈性、进行性以及致命性.目前对AD发病机制尚无定论,但普遍认为AD的发生与脑中β淀粉样肽(amyloidβ,Aβ)的聚集累积以及由金属离子富集导致的氧化应激效应有关.在我们的工作中,首先通过拓展Aβ识别片段,利用多重弱相互作用,采用计算机模拟设计并筛选出新型Aβ聚集抑制肽(RR),该抑制肽具有高效、低毒以及无自聚等优点;之后,在RR中引入具有Cu离子螯合能力的GGH寡肽片段,使之同时具有抑制Aβ聚集以及活氧物质(ROS)生成的能力.通过解聚Aβ或Aβ-Cu复合物成熟纤维,可促进脑内Aβ聚集体的细胞胞吞清除,有可能达到治疗AD的效果,并在体内外实验中进行了验证.综上我们认为,计算机模拟法是一种更高效准确地筛选药物分子的方式,而利用多重弱相互作用设计Aβ聚集抑制剂是行之有效的,该方法不仅适用于AD相关疾病的研究,也可为其他蛋白质及多肽相关疾病提供一种新的研究思路.     

β-淀粉样蛋白的分析检测方法研究进展

阿尔兹海默症(AD)是一种神经退行性疾病,发病机制目前尚不明确。β-淀粉样蛋白(Aβ)是AD的特异性生物标志物之一,众多临床研究提示血液、脑脊液和脑组织内的Aβ水平异常与AD的病程进展密切相关。Aβ的分析评估对AD早期发现、跟踪、预防和治疗具有重要意义。本文就目前国内外Aβ的常用检测方法进行了概述和比较,重点阐述新型电化学生物传感方法在检测Aβ方面的相关应用及其最新研究进展,并对Aβ电化学传感技术的未来发展提出展望。     

阿尔茨海默病相关的金属内稳态平衡调控研究

阿尔茨海默病(AD),俗称老年痴呆症,是一种老年神经退行性疾病,其病理特征为脑神经细胞间隙的老年斑(senile plaques,SP)、神经细胞内的神经纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFTs)、神经元数量减少和颗粒空泡变性。尽管AD的发病机理十分复杂,但是淀粉样多肽(Aβ)、淀粉样前体蛋白(APP)、金属硫蛋白-3(MT3)及其所参与调节的金属离子内稳态平衡与AD的发生发展有着密切的联系。过渡金属离子如铜和锌,在人体正常的生理过程中发挥着重要的作用,而在阿尔茨海默病患者的大脑内,金属内稳态失衡可能是阿尔茨海默病的主要诱因之一。金属内稳态的失衡会影响淀粉样多肽的聚集以及活性氧物种(ROS)的产生,进而产生细胞毒性;而金属硫蛋白-3(MT3)参与调节大脑金属稳态平衡,具有解聚淀粉样多肽,降低神经细胞毒性的作用。本文综述了大脑过渡金属铜、锌、铁稳态平衡及其调控机制有关的研究进展。     

γ-分泌酶抑制剂研究进展

阿尔茨海默病(AD)是老年人常见的神经系统变性疾病。近来研究认为阿尔茨海默病的产生主要起因于β淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)在大脑内的沉积,而由γ-分泌酶切割β淀粉样前体蛋白产生的疏水性Aβ42是形成Aβ的主要原因,γ-分泌酶是防治阿尔茨海默病很有潜力的靶点。本文就Aβ的形成、γ-分泌酶的生物学研究以及目前γ-分泌酶抑制剂的研究进展作一综述。     

金属与淀粉样β肽的相互作用: 阿尔茨海默症的分子机制初探

从金属-淀粉样b肽(Amyloid-β peptide, Aβ)相互作用的角度评述了锌、铜等金属离子诱导Ab聚集、催化产生活性氧物种, 以及与Ab的类离子通道结构相互作用等的分子机理, 并简要介绍了基于这一机理的治疗药物研究. 阿尔茨海默症(AD)分子机理研究的迅猛进展, 使人们看到了最终制服AD的一线曙光.     

Aβ40和hIAPP在溶液和表面的成核与交叉成核聚集行为（英文）

阿尔茨海默氏病(AD)和2型糖尿病(T2DM)是常见的由蛋白质错误折叠引起的疾病,作为与此二者相关的致病蛋白,淀粉样β蛋白(Aβ)和人胰岛淀粉样多肽(h IAPP)的交叉聚集行为暗示了AD和T2DM的相关性。然而,Aβ和h IAPP在体内的交叉聚集过程尚不明确。为了更好地模拟体内环境特征,即同时存在不同形式的淀粉样蛋白聚集体,且少量的聚集体附着在血管壁上会成为聚集过程的种子,本文以硫代黄素T荧光测定,原子力显微镜,圆二色光谱,石英晶体微天平以及MTT法作为研究手段,探究了Aβ和h IAPP在溶液和固体表面的成核与交叉成核聚集行为。结果表明,少量的Aβ40和h IAPP种子(单体浓度的1/50)即可显著改变异源聚集的聚集路径,形成具有不同形态且含有更多β-折叠结构的异源聚集体,导致更高的细胞毒性。溶液和固体表面上的结果均证明异源成核聚集效率低于同源聚集,且异源聚集的特征很大程度上取决于种子类型。此外,不同于溶液中所得结果,h IAPP种子在固体表面的交叉成核聚集效率显著高于Aβ40种子,证明了界面性质对交叉聚集过程的影响。这些结论对于理解淀粉样蛋白交叉聚集过程具有重要意义。     

γ-分泌酶抑制剂研究进展

阿尔茨海默病(AD)是老年人常见的神经系统变性疾病.近来研究认为阿尔茨海默病的产生主要起因于β淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)在大脑内的沉积,而由γ-分泌酶切割β淀粉样前体蛋白产生的疏水性Aβ42是形成Aβ的主要原因,γ-分泌酶是防治阿尔茨海默病很有潜力的靶点.本文就Aβ的形成、γ-分泌酶的生物学研究以及目前γ-分泌酶抑制剂的研究进展作一综述.     

Aβ40和hIAPP在溶液和表面的成核与交叉成核聚集行为

阿尔茨海默氏病(AD)和2型糖尿病(T2DM)是常见的由蛋白质错误折叠引起的疾病，作为与此二者相关的致病蛋白，淀粉样β蛋白(Aβ)和人胰岛淀粉样多肽(hIAPP)的交叉聚集行为暗示了AD和T2DM的相关性。然而，Aβ和hIAPP在体内的交叉聚集过程尚不明确。为了更好地模拟体内环境特征，即同时存在不同形式的淀粉样蛋白聚集体，且少量的聚集体附着在血管壁上会成为聚集过程的种子，本文以硫代黄素T荧光测定，原子力显微镜，圆二色光谱，石英晶体微天平以及MTT法作为研究手段，探究了Aβ和hIAPP在溶液和固体表面的成核与交叉成核聚集行为。结果表明，少量的Aβ40和hIAPP种子(单体浓度的1/50)即可显著改变异源聚集的聚集路径，形成具有不同形态且含有更多β-折叠结构的异源聚集体，导致更高的细胞毒性。溶液和固体表面上的结果均证明异源成核聚集效率低于同源聚集，且异源聚集的特征很大程度上取决于种子类型。此外，不同于溶液中所得结果，hIAPP种子在固体表面的交叉成核聚集效率显著高于Aβ40种子，证明了界面性质对交叉聚集过程的影响。这些结论对于理解淀粉样蛋白交叉聚集过程具有重要意义。     

截短与修饰的β-淀粉样蛋白与阿尔茨海默病

β-淀粉样蛋白(Aβ)的聚集和沉积被认为是导致阿尔茨海默病的重要因素,早前的研究多集中在全长无修饰的Aβ_1-40和Aβ_1-42上。近些年研究发现,在AD患者大脑内存在着多种截短与修饰的Aβ蛋白,它们对AD的疾病进程有不可忽视的贡献。例如,焦谷氨酸Aβ、磷酸化Aβ被认为是AD患者出现症状的标志;截短的Aβ_4-40/42在患者脑内的含量与Aβ_1-40/42接近且具有类似的聚集性质和毒性;患者脑内氧化压力升高导致的酪氨酸硝基化、二聚化和甲硫氨酸氧化形式的Aβ也具有不同的性质。本文对这些截短与修饰的Aβ蛋白的产生、结构、毒性以及和AD的关联进行了综述。     

近红外光激发功能化上转换纳米颗粒用于解聚Aβ聚集体

阿尔兹海默症(AD)是一种进行性神经退行性疾病,其特征是记忆力减退、神志不清和各种认知障碍.β-淀粉样蛋白(Aβ)的自组装聚集是阿尔茨海默症患者大脑的主要特征之一,其加剧了AD患者的神经病变和认知障碍,因此抑制Aβ聚集是一种潜在的治疗AD的策略.光动力疗法是抑制Aβ聚集和解聚Aβ聚集体的有效方法.然而,大多数光敏剂为紫外和可见光激发,在生物组织中的渗透深度低,并引起严重的组织损伤,这限制了其在生物医学中的应用.本工作构建了一种近红外光激发的双靶向上转换纳米体系应用于抑制Aβ聚集过程.以核壳结构的上转换纳米颗粒(UCNPs)作为光转换器,通过两亲聚合物二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺(DSPE-PEG-MAL)的疏水包覆作用负载光敏剂二氢卟吩e6(Ce6),在纳米颗粒表面通过马来酰亚胺与巯基的特异性反应修饰了可跨越血脑屏障的肽链TGN和靶向Aβ42的肽链QSH.实验结果表明在近红外光激发下UCNPs通过发光共振能量转移(LRET)将能量转移至光敏剂Ce6,使其跃迁至激发态后与周围的氧气分子作用产生单线态氧(1O2),不可逆地氧化Aβ,从而有效解聚了Aβ聚集体,降低了Aβ聚集体的神经毒性.此外,该体系不仅具有良好的生物相容性,而且可以有效穿过血脑屏障靶向作用于Aβ42,显示出其在活体水平治疗AD的潜力.     

β-淀粉样肽的结构、合成与性质及其与老年痴呆症的关系

β－淀粉样肽是β－淀粉样前体蛋白的剪切产物，分别由39－43个氨基酸残基组成。本文介绍了β－淀粉样肽的化学结构、化学合成及β－淀粉样肽与老年痴呆症的关系。     

3种改性小分子对不同Aβ42纤维结构稳定性的影响机制研究

淀粉样蛋白(Aβ)的错误聚集是阿尔茨海默症(AD)的关键病理诱发因素,主要通过Aβ的自聚集和金属离子诱导聚集两种方式实现.实验结果表明,食用樱桃红(ER)、丹参酮(TS)、氯碘喹啉(CQ)在不同程度上都能起到抑制淀粉样蛋白聚集的作用,但其作用机制大不相同.将ER,TS和CQ分子结构进行两两重组,获得3种新的活性分子,使其兼具金属螯合、旋转键及N-末端区域(NR)结合的复合优势.结果发现,改性分子对不同Aβ42聚集体的作用各异.有的改性小分子对纤维起到解聚集的效果,而有的则增加纤维的稳定性;有的小分子对一种纤维结构起到解聚集的效果,而对另一种则起到稳定的作用.并发现尽管小分子的负电基团与同带负电的Aβ纤维有很强的排斥作用,但其对某些构型依然有解聚集的效果.     

硫黄素T对淀粉样β-蛋白质40聚集成核动力学的双重影响

荧光染料硫黄素T常用于淀粉样纤维聚集过程的定性定量检测。虽然有研究表明,某些抑制淀粉样蛋白质聚集的小分子抑制剂会与硫黄素T相互作用,影响其测试结果。但硫黄素T如何影响淀粉样蛋白质的聚集成核动力学尚不清晰。本文以淀粉样β-蛋白质40 (Aβ40)为模型,系统研究了硫黄素T对Aβ40聚集成核的影响。研究发现：硫黄素T能够显著改变Aβ40的聚集成核动力学,且影响程度与硫黄素T的浓度密切相关。即在低浓度硫黄素T存在下,Aβ40成核速率的延迟时间先随着硫黄素T浓度的升高而缩短,后随着硫黄素T浓度的升高延迟时间反而延长。但延伸的速率却随硫黄素T浓度的升高而缓慢增大。另外,硫黄素T基本不会影响Aβ40的二级结构和纤维形态。同时,等温滴定微量热实验结果表明,硫黄素T结合Aβ40之间的主要作用力为疏水相互作用。据此,本研究提出硫黄素T对Aβ40聚集成核动力学的双重影响机理。这些结果有助于进一步了解硫黄素T与淀粉样蛋白质的作用特点,为今后硫黄素T在Aβ40聚集成核动力学实验中的使用提供参考。     

Z_(Aβ3)和Aβ_(16–40)亲和作用的分子机理解析

淀粉样多肽(amyloid-βpeptide,Aβ)聚集是引起阿尔兹海默症(Alzheimer's disease,AD)的主要原因。开发Aβ聚集抑制剂是治疗AD的最有效手段之一。利用噬菌体展示技术筛选出来的Z_(Aβ3)蛋白质能够有效抑制Aβ聚集,但Z_(Aβ3)和Aβ之间的作用区域和关键氨基酸残基尚不清楚。针对此问题,本研究利用分子动力学模拟、MM-PBSA自由能计算和分解方法研究了Z_(Aβ3)-Aβ_(16–40)复合物之间的相互作用机制。结果表明,Z_(Aβ3)的β-股和Aβ_(16–40)之间的亲和作用占主导,而Z_(Aβ3)的α-螺旋贡献很小。利用分子力学-帕松波尔茨曼溶剂可及化表面积方法(MM-PBSA)自由能分解发现Z_(Aβ3)的热点残基为E15、I16、V17、Y18、L19、P20、N21和L22,而Aβ_(16–40)的热点残基为F19、F20、A21、E22、D23、K28、I31、I32、G33、L34、M35、V36、G38和V40。Z_(Aβ3)通过将发夹型Aβ单体包埋在α-螺旋围成的疏水性腔体内来阻碍Aβ聚集。这种结合模式为设计高效的Aβ蛋白质类抑制剂提供了三个基本要素:高亲和性的结合片段(β-股)、附属结构(α-螺旋)和通过二硫键形成的稳定构象。高亲和性结合片段能竞争性地与Aβ单体结合,附属结构α-螺旋可以阻碍其它Aβ单体靠近,而稳定的构象是上述两种要素发挥作用的基础,三者协同作用可以有效地抑制Aβ聚集。     

硫黄素T对淀粉样β-蛋白质40聚集成核动力学的双重影响（英文）

荧光染料硫黄素T常用于淀粉样纤维聚集过程的定性定量检测。虽然有研究表明,某些抑制淀粉样蛋白质聚集的小分子抑制剂会与硫黄素T相互作用,影响其测试结果。但硫黄素T如何影响淀粉样蛋白质的聚集成核动力学尚不清晰。本文以淀粉样β-蛋白质40(Aβ40)为模型,系统研究了硫黄素T对Aβ40聚集成核的影响。研究发现:硫黄素T能够显著改变Aβ40的聚集成核动力学,且影响程度与硫黄素T的浓度密切相关。即在低浓度硫黄素T存在下,Aβ40成核速率的延迟时间先随着硫黄素T浓度的升高而缩短,后随着硫黄素T浓度的升高延迟时间反而延长。但延伸的速率却随硫黄素T浓度的升高而缓慢增大。另外,硫黄素T基本不会影响Aβ40的二级结构和纤维形态。同时,等温滴定微量热实验结果表明,硫黄素T结合Aβ40之间的主要作用力为疏水相互作用。据此,本研究提出硫黄素T对Aβ40聚集成核动力学的双重影响机理。这些结果有助于进一步了解硫黄素T与淀粉样蛋白质的作用特点,为今后硫黄素T在Aβ40聚集成核动力学实验中的使用提供参考。     

纳米生物界面对淀粉样蛋白聚集的调控机制研究

本文以阿尔兹海默症的致病多肽β淀粉样蛋白(Aβ)为例,介绍了疾病相关淀粉样蛋白的分子精细结构、组装和聚集过程、聚集体形貌及神经细胞毒性的研究进展,并在此基础上以纳米生物界面对于淀粉样蛋白构象、组装结构、聚集动力学、神经细胞毒性等生物功能的调控机制进行研究.从分子水平上分析和探讨了纳米生物界面与淀粉样蛋白分子或者聚集体的相互作用方式和机理,有助于加深对淀粉样多肽和调节剂之间复杂多样的相互作用方式的理解,对深入了解淀粉样多肽的组装机理和调控机制以及探索治疗神经退行性疾病的药物设计等方面具有较大意义.     

γ-分泌酶抑制剂研究进展

阿尔茨海默病（AD）是老年人常见的神经系统变性疾病。近来研究认为阿尔茨海默病的产生主要起因于β淀粉样蛋白（β-amyloid,Aβ）在大脑内的沉积,而由γ-分泌酶切割β淀粉样前体蛋白产生的疏水性Aβ42是形成Aβ的主要原因,γ-分泌酶是防治阿尔茨海默病很有潜力的靶点。本文就Aβ的形成、γ-分泌酶的生物学研究以及目前γ-分泌酶抑制剂的研究进展作一综述。     

化学调控淀粉样蛋白聚集及其在阿尔兹海默症诊断和治疗中的研究进展

阿尔兹海默症(AD)又称老年痴呆症,由德国医生阿尔兹海默于1906年第一次公开报道.目前AD已成为现代社会仅次于心血管病、癌症和脑中风的人类健康第四大杀手,而且目前用于照顾AD患者的费用已高于心血管病、癌症和脑中风这三种疾病的总和.因此,寻找针对AD的有效治疗手段刻不容缓.大量研究表明,过量β-淀粉样蛋白(Aβ)的产生、聚集以及由此导致的一系列氧化损伤在发病过程中起着核心作用.文中综述了本课题组近年来在AD机理、诊断和治疗等方面取得的部分研究进展,主要包括Aβ-金属/蛋白/无机药物试剂作用的机理研究、靶向抑制剂和多功能治疗剂的设计与生物学效应,以期为构建更高效的治疗体系探索一条新途径.     

聚金属氧酸盐在阿尔兹海默症治疗中的新进展

从聚金属氧酸盐(POMs)对β-淀粉样蛋白(Aβ)聚集的调控作用、 水解及光动力治疗等方面介绍其在阿尔兹海默症(AD)治疗中的最新研究进展, 为进一步研究POMs抗AD药物活性提供了参考.     

铜离子(II)抑制Aβ 多肽聚集机理的分子模拟

大脑中淀粉样β多肽(Aβ)的纤维化沉积是Alzheimer氏症(AD)的一个关键性病理事件. 体外实验发现, 近生理浓度的锌离子即有很强的诱导Aβ 聚集的能力. 铜离子在一定条件下能够强烈地抑制锌离子诱导的Aβ 聚集. 铜离子作为体内锌离子的潜在抑制剂引起了人们的关注. 本文通过分子模拟法研究了铜离子抑制Ab聚集的可能机理. 在单环模式中发现Y10残基有明显的促螺旋化作用, [Cu-H13(Nπ)-Y10(OH)]配合物形成了局部准3.010螺旋结构. 在多环模式中发现Q15和E11残基的侧链协同配位使体系能量大幅降低, 变构效应显著. 配合物[Cu-3N-Q15(O)- E11(O1)]和[Cu-H13(Np)-Y10(OH)]由于变构为准螺旋构象, 极可能以可溶形式存在于溶液中. 另外, 发现氢键作用是Ab 聚集的主要驱动力. 以上结果将有助于进一步加深对铜离子与AD致病机制之间关系的理解并制定相应的“抗淀粉样沉积”的治疗策略.