淀粉樣蛋白纖維化是蛋白分子在特定條件下通過分子自組裝而生成具有cross-?結構的纖維狀聚集體的過程。這種蛋白纖維的基元結構由兩個相互平行排列的多肽?-折疊片層構成。它的寬度一般為納米級,而長度為幾十納米或達微米級,因此它是一種蛋白納米線。蛋白纖維化聚集體在歷史上曾長期被錯誤地認為是某種淀粉聚集體。這一歷史誤會也造成人們將其稱為淀粉樣纖維。淀粉樣蛋白纖維化研究是近二十余年來國內外蛋白質科學研究領域的一個熱點課題。其之所以被廣為關注,一個重要原因在于淀粉樣蛋白纖維化與多達四十種威脅人類健康的疾病密切相關。這里面就包括一些廣為人知的嚴重疾病,比如阿爾茨海默病、帕金森病、II型糖尿病。此類疾病目前存在的臨床不可治愈性是引起人們對淀粉樣蛋白纖維化現(xiàn)象產生極大關注的重要因素。此外,淀粉樣蛋白纖維還具有優(yōu)良的材料特性。近年來,人們基于淀粉樣蛋白纖維開發(fā)出了許多性能優(yōu)異的新型納米材料,在傳感、催化、細胞培養(yǎng)、病毒轉染、載藥等領域展現(xiàn)了良好的前景。本論文致力于采用紅外探針、熒光光譜等多種分析手段研究淀粉樣蛋白纖維化的機理及相關分子間相互作用。具體而言,我們研究了Hofmeister鹽效應對淀粉樣蛋白纖維化的影響、淀粉樣蛋白纖維與熒光染料結合的動力學機理、淀粉樣模型短肽與氧化石墨烯的作用機理。這三部分工作的具體研究內容和主要結論如下:1.以水解溶菌酶片段多肽的纖維化為模型體系,首次研究了9種Hofmeister序列陽離子(即NH_4~+K~+Na~+Cs~+Li~+Rb~+Mg~(2+)Ca~(2+)Ba~(2+))對淀粉樣蛋白纖維化的影響。通過對纖維生長曲線進行動力學擬合得到動力學參數,分析了纖維化體系中加入不同陽離子后其纖維化動力學規(guī)律與Hofmeister序列的關系。此外,我們還研究了不同陽離子對纖維生長量和纖維微觀形貌的影響。我們發(fā)現(xiàn)溶菌酶體系纖維化動力學規(guī)律與Hofmeister序列沒有明顯的相關性,但Hofmeister序列陽離子對淀粉樣纖維的最終生長量和微觀形貌會產生一定影響。2.采用停流快速反應動力學裝置對溶菌酶淀粉樣纖維與ThT熒光染料之間結合的動力學機理進行了研究。采用新的動力學實驗設計,在溶菌酶纖維大大過量的條件下,利用紫外可見光譜方法對反應物(ThT)的減少進行監(jiān)測并進行假一級動力學分析,結合動力學公式推導得出ThT與溶菌酶纖維結合的動力學機理是ThT與纖維上多個結合位點的一步平行反應。在此基礎上進行熒光停流動力學研究可知,溶菌酶纖維上主要存在2類可與ThT進行結合的位點。3.采用氧化石墨烯對含有7個氨基酸殘基的?-淀粉樣肽的模型短肽GA進行吸附,研究兩者之間相互作用的機理。氧化石墨烯吸附GA后迅速發(fā)生聚集,氧化石墨烯片層表面變得粗糙不平,Zeta電位發(fā)生明顯改變。通過GA上CN紅外探針在吸附前后的紅外光譜變化并結合變溫紅外實驗可知,由于受到氧化石墨烯界面作用的影響,CN紅外探針與周圍的水分子主要以π-氫鍵的形式進行結合。結合拉曼光譜證據,提出GA短肽的吸附行為是單層吸附為主的化學吸附,通過GA上的芳香環(huán)與氧化石墨烯的面-面錯位的π-π堆積作用實現(xiàn)。
【學位單位】：河北大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O629.73;O657.3
【部分圖文】：

非共價作用而相互緊密地結合在一起。 -折疊片層白聚集體的纖維狀形貌。這種蛋白纖維的寬度一般米級，因此它是一種蛋白納米線。這種纖維在 X-兩組月牙狀的衍射圖斑，兩組月牙的排布相互交叉 衍射圖斑，相應的結構即 cross- 結構[3]。在 X-射蛋白纖維中的兩個空間距離，即 4.8 埃的肽鏈間距和 cross- 結構正是淀粉樣蛋白纖維結構的生物物理學歷史上曾長期被錯誤地認為是某種淀粉聚集體。這樣纖維，在英語中即 amyloid fibril。其中的 amylo[4]。無論蛋白還是多肽都能在特定條件下形成淀粉以把蛋白和多肽的淀粉樣纖維化統(tǒng)一地稱之為淀粉rillation。

第 1 章 緒 論上發(fā)表的關于淀粉樣蛋白纖維基元結構的“立體拉鏈”模型，即 steric zipper 模型[2]。Sayawa 等人通過獲得一系列和淀粉樣蛋白纖維結構類似的淀粉樣多肽微晶結構，實現(xiàn)了使用 X-射線衍射技術對淀粉樣蛋白纖維結構的原子級精細解析，并將淀粉樣蛋白纖維結構的最基本的基元結構分為如圖 1.2 所示的八種。我們可以看出，這八種結構的分類依據是基于兩個 -折疊片層的具體構型（包括平行構型和反平行構型）以及兩個片層之間的相互取向。

圖 1.3 Aβ(1-40)的原纖維結構[31]近在這方面研究中也做出了出色工作。中國科學院武術研究了 Aβ(1-40)在生物膜存在情況下的淀粉樣纖維在生物膜不存在的情況下顯著不同[22]。得諾貝爾化學獎的冷凍電鏡技術在淀粉樣蛋白纖維學家利用冷凍電鏡技術獲得淀粉樣蛋白纖維中每個密度分布情況，可以推測出每個氨基酸殘基的空間排變可以利用計算程序對蛋白纖維的結構進行建模和解的一個由含有12個氨基酸殘基的青鏈多肽片段IGSN維的結構。左圖是密度分布圖，右圖是基于冷凍電鏡型[28]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 李曉佩;黃昆;林潔媛;徐怡莊;劉會洲;;Hofmeister離子序列及其調控水溶液中大分子溶質行為的作用機制[J];化學進展;2014年08期

本文編號：2825785