蛋白质二硫键异构酶与α-突触核蛋白的相互作用及对其聚集的影响

α-突触核蛋白（α-synuclein,αsyn）的错误折叠和聚集是帕金森症的疾病特征.分子伴侣蛋白质二硫键异构酶（PDI）可在体外结合αsyn的N端并抑制其聚集,但PDI的识别机制至今仍不明确.我们通过液体核磁共振（NMR）实验,发现人源PDI b'xa'可结合αsyn的N端区域.此外,硫黄素T（ThT）荧光实验结果表明PDI b'xa'会显著抑制αsyn的聚集.我们进一步利用NMR滴定实验确定了PDI主要通过b'结构域的疏水空腔结合αsyn.最后,我们以此构建了PDI结合αsyn的对接模型,并提出了PDI抑制αsyn聚集的作用机理.这一工作为理解PDI抑制αsyn聚集提供了实验依据.     

NMR在α-synuclein的结构及相互作用研究中的应用

α-synuclein(AS)是一种和帕金森病(PD)密切相关的天然无结构蛋白,是PD标志物路易小体(LB)的主要成分.AS异常聚集和纤维化被认为是引起PD的主要原因之一,因而针对其结构、聚集和功能的研究一直是国际上的热点.核磁共振(NMR)技术能获得具有原子分辨率的蛋白质结构和动态信息,尤其适合研究其它生物物理方法难以研究的天然无结构蛋白.该综述主要讨论NMR技术结合其他技术手段在AS的结构、聚集机制、以及与生物膜、金属离子和其它蛋白质相互作用研究中的应用.这些研究结果为探索PD的发病机制提供了有益的线索.     

19F NMR技术在蛋白质研究中的应用

因为¹⁹F核自身的特性,如自旋为1/2;丰度高(100%),具有与¹H相当的灵敏度;化学位移分布广且对环境敏感;绝大部分生物体内都不含¹⁹F因而无背景干扰等;¹⁹F NMR自诞生以来就成为非常有吸引力的研究手段. 现在,¹⁹F NMR已被广泛用于核磁共振成像、药物化学及生物大分子的研究,各个方面均有较多的相关文献综述. 该综述将集中讨论¹⁹F NMR在蛋白质研究中的应用,包括蛋白质¹⁹F标记方法,¹⁹F NMR在蛋白质结构、 动力学、蛋白质折叠、蛋白质与药物的相互作用及In-cell NMR中的应用.     

Alpha-突触核蛋白与完整线粒体相互作用的NMR研究

天然无结构蛋白alpha-突触核蛋白（α-synuclein）能影响线粒体的形态、动力学及损害线粒体正常功能,被认为是帕金森症的致病机制之一.α-synuclein与线粒体模拟膜及分离提取的完整线粒体的相互作用研究是理解该蛋白如何影响线粒体的有效途径.文献报道α-synuclein能与磷脂模拟的线粒体内膜相互作用却不与模拟的外膜相互作用,且N端在与线粒体的结合中扮演重要角色,但具体的作用位点仍不十分清楚.本文利用核磁共振（NMR）方法研究了α-synuclein与大鼠肝脏中分离的完整线粒体的相互作用,发现α-synuclein能与线粒体外膜相互作用,且作用区域位于α-synuclein N端的前60个氨基酸残基.这一结果与文献报道并不相同,可能是因为α-synuclein与线粒体外膜的作用不仅依赖于膜组分,可能也和膜的曲率或膜上其他组分等相关,而这些是模拟膜所不易体现的.同时,我们的研究也证实NMR是研究蛋白质与分离完整线粒体相互作用的有效方法.     

PDI抑制α-synuclein纤维化聚集作用机制研究

天然无结构蛋白?-synuclein在帕金森症(PD)患者脑部的路易小体中异常聚集,被认为是引起PD的重要原因之一,但是目前关于?-synuclein的聚集机制仍没有定论.蛋白质二硫键异构酶(PDI)是细胞内质网中重要的分子伴侣蛋白,能够阻止内质网中无结构蛋白的聚集.在PD患者的脑细胞内发现PDI过量表达,且酶活性位点半胱氨酸被亚硝基化使其活性受到抑制.体外实验证明,PDI能够抑制?-synuclein的聚集,但其具体的分子机制还不清楚,研究PDI抑制?-synuclein聚集的具体机制可能对于PD治疗有重要意义.该文利用核磁共振(NMR)方法研究了?-synuclein与PDI的相互作用,发现?-synuclein与PDI的结合位点位于?-synuclein的N端;将PDI所有的6个半胱氨酸突变成丝氨酸,得到突变体PDI C-S,发现?-synuclein与PDI C-S的结合位点则位于其C末端;荧光实验结果表明突变体PDI C-S对?-synuclein纤维化聚集的抑制作用减弱,说明PDI抑制?-synuclein的纤维化聚集主要是通过与?-synuclein的N端残基结合来实现的.