过渡金属离子与神经退行性疾病

介绍过渡金属离子在神经退行性疾病中的作用和生物学意义,以及一种可能的金属作用下的神经退行性疾病致病机理。重点介绍铜离子在老年痴呆症、家族性肌萎侧索硬化症、克雅氏症等疾病的致病机理方面的作用。     

蛋白质凝聚作用在神经退行性疾病中的作用机制研究

蛋白质和RNA通过液-液相分离组装成无膜细胞器。无膜细胞器与液滴具有相似的融合性质,当浓度超过饱和浓度时,生物大分子会形成液滴,接着向凝胶态进行转化,最终形成固态凝聚体。传染性海绵状脑病、肌萎缩侧索硬化症和阿尔茨海默病等神经退行性疾病共同的病理特征是,错误折叠的蛋白质(包括朊蛋白、TDP-43和Tau蛋白)形成有毒性的寡聚体或淀粉样纤维。大量研究表明,这些蛋白质都可以发生液-液相分离形成凝聚体。本文综述了蛋白质凝聚作用在传染性海绵状脑病、TDP-43蛋白病以及 Tau蛋白病中的作用机制,重点阐述了相分离如何诱导神经退行性疾病中错误折叠朊蛋白、TDP-43和Tau蛋白形成寡聚体和淀粉样纤维,并讨论和展望了蛋白质凝聚作用与神经退行性疾病关联研究中存在的挑战和机遇。     

神经退行性疾病蛋白纤维化及其与界面的手性相互作用

神经退行性疾病(neurodegenerative diseases,NDs)的标志性病理特征是相关蛋白的错误折叠、聚集并纤维化,即淀粉样变性. 细胞膜界面在NDs病理过程中扮演了重要角色,这些过程包括NDs蛋白的产生、淀粉样单元的细胞内扩散、细胞间传播、细胞内吞及脑内清除. 因此,NDs蛋白与磷脂膜界面的相互作用显著影响蛋白纤维化和NDs病理过程. 手性是磷脂膜的基本化学属性,不同手性特征能产生不同生物物理效应. 因此,磷脂膜界面的手性特征会显著影响NDs蛋白纤维化以及NDs病理过程. 本文揭示了界面在NDs蛋白纤维化和NDs病理过程中的重要性,从分子水平重点阐述了界面的手性特征对NDs蛋白纤维化的影响,探讨了基于手性相互作用的NDs药物设计方法,有助于深入理解NDs病理机制,并对开发能够治愈NDs的药物具有重要意义.     

基于质谱的蛋白质组学技术在神经退行性疾病生物标志物研究中的应用

蛋白质组学是在整体水平上研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及变化规律的科学.与传统的生物学研究相比,蛋白质组学具有快速、灵敏、高通量的优点.神经退行性疾病是一类由神经系统内特定神经细胞的进程性病变或丢失而导致神经功能障碍的疾病,严重危害人类健康.近年来,基于质谱的蛋白质组学技术在神经退行性疾病的研究中得到了广泛应用.本文简要介绍了蛋白质组学在样品分离、多肽定量、质谱检测及生物标志物临床验证等方面的技术发展,并结合实例综述了基于质谱的蛋白质组学在神经退行性疾病生物标志物发现与验证中的研究进展.     

肠道菌群及其代谢产物与神经退行性疾病关系研究进展

神经退行性疾病是一种发生于中枢神经系统,具有高度致残、致死性的疾病,主要发病人群为中老年群体,目前该类疾病的发病机制尚不清楚,没有有效的治疗策略。随着我国老龄化程度的加深,神经退行性疾病对居民身体健康造成严重威胁。肠道菌群作为寄生在胃肠道中的微生物,与人体呈互利共生的关系,对生命健康起到至关重要的作用,神经退行性疾病的发展伴随着肠道菌群及其相关代谢产物的改变。文章综述了肠道菌群及其代谢产物与神经退行性疾病相互影响的机制,并探讨通过肠道菌群治疗神经退行性疾病的潜在价值,以期为神经退行性疾病的治疗提供新的研究方向。     

人参活性成分在防治神经退行性疾病中应用的研究进展

神经退行性疾病是一类由神经系统内特定神经细胞的进程性病变或丢失而导致的神经功能障碍疾病,随着全球人口的老龄化,其发病率呈明显上升趋势。目前,此类疾病的发病机制尚不明确,临床上缺乏有效的治疗措施。人参含有多种活性成分,具有十分广泛的药理功效,在治疗神经退行性疾病中表现出巨大应用潜力。本文总结归纳了人参在神经退行性疾病防治中的活性成分及检测方法;然后,概述了人参在防治神经退行性疾病中的具体药理作用;最后,对其相关机制和通路进行了总结和评述。目前已经发现的具有神经退行性疾病的预防治疗活性的化学成分种类多,但其更多的活性成分及临床应用研究仍有待进一步深入研究。     

神经生物系统中的配位化学问题*

从上个世纪末开始,金属离子在神经生物系统中的作用受到了广泛的关注。生物学家开始注意到一些重要生理过程中金属离子的化学及生物化学问题。本文总结了近年来在该领域的最新研究进展,并着重介绍了过渡金属离子与神经退行性疾病之间的联系。     

脑神经退行性疾病中的有机化学-朊病毒(疯牛病)中的蛋白物理有机化学和自由基化学

通过关于“普里昂”蛋白病毒疾病的已有临床、医学生理、免疫和化学等方面的现象,讨论了朊病毒当中的部分蛋白氧化损伤和蛋白自由基化学本质。     

小分子细胞自噬诱导剂用于治疗神经退行性疾病

大量突变和错误折叠的蛋白质在细胞内聚集是神经退行性疾病产生的基础,研究发现一些小分子可以通过引起细胞自噬而降解细胞内聚集的突变蛋白,为治疗神经退行性疾病提供了新的方法,本文对神经退行性疾病的发病机理,细胞自噬的机理以及对神经退行性疾病的作用进行了综述。     

Histidine‐Rich Oligopeptides To Lessen Copper‐Mediated Amyloid‐β Toxicity

Brain copper imbalance plays an important role in amyloid‐β aggregation, tau hyperphosphorylation, and neurotoxicity observed in Alzheimer's disease (AD). Therefore, the administration of biocompatible metal‐binding agents may offer a potential therapeutic solution to target mislocalized copper ions and restore metallostasis. Histidine‐containing peptides and proteins are excellent metal binders and are found in many natural systems. The design of short peptides showing optimal binding properties represents a promising approach to capture and redistribute mislocalized metal ions, mainly due to their biocompatibility, ease of synthesis, and the possibility of fine‐tuning their metal‐binding affinities in order to suppress unwanted competitive binding with copper‐containing proteins. In the present study, three peptides, namely HWH , HK^CH , and HAH , have been designed with the objective of reducing copper toxicity in AD. These tripeptides form highly stable albumin‐like complexes, showing higher affinity for Cu^II than that of Aβ(1‐40). Furthermore, HWH , HK^CH , and HAH act as very efficient inhibitors of copper‐mediated reactive oxygen species (ROS) generation and prevent the copper‐induced overproduction of toxic oligomers in the initial steps of amyloid aggregation in the presence of Cu^II ions. These tripeptides, and more generally small peptides including the sequence His‐Xaa‐His at the N‐terminus, may therefore be considered as promising motifs for the future development of new and efficient anti‐Alzheimer drugs.     

Concentration Effect,Structural Properties,and Driving Force on Aβ28 Dimerization with and without Zn2+ Cooperation: Learning from Replica Exchange Sampling**

Zn²⁺ is a very important factor in promoting the formation of amyloid beta (Aβ) aggregates and amyloid plaques. The Zn²⁺-bound Aβ species generate amorphous or low molecular-weight oligomers. However, it is a lack of studies to approach the starting structural features (dimerization) in Aβ nucleation processes with and without Zn²⁺, which is the key point in understanding Zn²⁺-induced nucleation mechanisms. To better understand the effect of concentration, structural properties, and the driving force, 14 independent replica exchange molecular dynamics simulations were performed in Aβ₂₈ dimerization with and without Zn²⁺ (zAβ₂₈) cooperation. Our scanning results show that the aggregation propensity is easier in Aβ₂₈-Aβ₂₈ and Aβ₂₈-zAβ₂₈ systems than zAβ₂₈-zAβ₂₈ system. In binding property, the Aβ₂₈-Aβ₂₈ model (−61.5 kcal mol⁻¹) is stronger than zAβ₂₈-zAβ₂₈ (−26.6 kcal mol⁻¹) and Aβ₂₈-zAβ₂₈ (−7.24 kcal mol⁻¹) models. Further analysis confirmed that H13 and H14 residues play specific roles in the three systems. The key point is the orientation of N atom of the imidazole ring in histidine residues. Furthermore, we discovered different driving forces for each system. Our current study contributes to the understanding of how the Aβ₂₈ dimer interacts with Zn²⁺, which could lead to new insights into Zn²⁺-induced nucleation mechanisms.     

聚萘二胺的合成及其对重金属离子的高效反应吸附

聚萘二胺是继聚苯胺和聚吡咯之后的又一类新型导电高分子,因聚合物中含有活性 的自由胺基和亚胺基而具有新的多功能性.作者根据近期研究工作和国外最新文献,系统论述了聚1,8-、1,5-、2,3-萘二胺的化学氧化合成和电化学氧化合成及其对重金属离子的络合和还原吸附功能,详细比较了两种聚合方法的特点. 指出通过萘二胺的电化学氧化聚合可以方便地获得对重金属离子如Ag⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Cu²⁺、VO²⁺敏感的修饰电极,而通过化学 氧化聚合可以高产率地获得对Ag+具有极大的还原吸附容量的聚合物颗粒.聚萘二胺在痕量 金属离子的分析与探测、工业废水中贵金属离子的回收和重金属离子的清除等领域展现了广阔的应用前景.