本文關(guān)鍵詞： 液體核磁共振 順磁弛豫速率增強(qiáng) α-突觸核蛋白 三價(jià)金屬離子 鹽效應(yīng) 擁擠環(huán)境　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本論文的主要研究對(duì)象為α突觸核蛋白,它的單體是天然的無(wú)結(jié)構(gòu)蛋白,其聚集體是帕金森癥的標(biāo)志物——路易小體的主要成分,一直以來(lái)α突觸核蛋白的異常聚集和纖維化被認(rèn)為是引起帕金森癥的主要原因之一,因而研究α-突觸核蛋白的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及聚集機(jī)理具有深遠(yuǎn)的意義。α-突觸核蛋白在溶液容易發(fā)生聚集,形成富含β折疊淀粉樣纖維體。該聚集機(jī)制十分復(fù)雜,目前仍沒(méi)有明確的理論進(jìn)行解釋,一般認(rèn)為a-突觸核蛋白的纖維化過(guò)程首先要由無(wú)結(jié)構(gòu)狀態(tài)經(jīng)歷部分折疊中間態(tài),再形成寡聚物,進(jìn)而形成具有p折疊的纖維體。有研究表明α-突觸核蛋白的纖維化過(guò)程受環(huán)境因素影響很大,因此,研究不同環(huán)境下α-突觸核蛋白的初始結(jié)構(gòu)具有重要的意義。核磁共振技術(shù)所測(cè)定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是眾多構(gòu)象在觀測(cè)時(shí)間上的平均,能在原子分辨率上觀測(cè)蛋白質(zhì)從皮秒到秒覆蓋幾十個(gè)量級(jí)時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,因而特別適合用來(lái)研究這種非單一柔性構(gòu)象的天然無(wú)折疊蛋白。本論文主要從以下三個(gè)方面著手,主要運(yùn)用核磁共振的方法,研究了α突觸核蛋白在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu),并對(duì)其可能的纖維化機(jī)制進(jìn)行合理的解釋。研究?jī)?nèi)容一：α-突觸核蛋白與三價(jià)金屬離子的相互作用越來(lái)越多的研究表明體內(nèi)金屬離子的動(dòng)態(tài)平衡和多種神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生有著非常密切的關(guān)系。流行病學(xué)以及帕金森病人黑質(zhì)中路易體組分的分析均表明重金屬可能涉及到帕金森的致病機(jī)理。已經(jīng)有研究表明α-突觸核蛋白與許多金屬離子在體外可以發(fā)生相互作用,然而絕大數(shù)是有關(guān)二價(jià)金屬離子對(duì)α-突觸核蛋白結(jié)構(gòu)和纖維化速率的影響。在本文中,我們主要使用核磁共振的方法研究了α突觸核蛋白與三價(jià)金屬離子,特別是鑭系金屬離子之間的相互位點(diǎn)和結(jié)合模式,并報(bào)道了一種新型的、未被報(bào)道的結(jié)合模式�；谙嗷プ饔眯畔�,我們提出了三價(jià)金屬離子加快α突觸核蛋白纖維化聚集的可能分子機(jī)制。研究?jī)?nèi)容二：鹽效應(yīng)對(duì)α突觸核蛋白初始系綜構(gòu)象,纖維化路徑和動(dòng)力學(xué)的影響有研究表明α-突觸核蛋白在不同濃度氯化鈉中形成的聚集體形態(tài)不同,而這兩種聚集體的生理特性和細(xì)胞毒性也不同。我們通過(guò)19F NMR方法發(fā)現(xiàn)α-突觸核蛋白在低鹽環(huán)境中呈現(xiàn)明顯的兩套譜峰,根據(jù)順磁弛豫速率增強(qiáng)技術(shù)(PRE)解析α-突觸核蛋白在高鹽和低鹽環(huán)境中的初始系綜構(gòu)象,結(jié)果表明α-突觸核蛋白在低鹽環(huán)境中采取更緊湊的系綜構(gòu)象,而在高鹽環(huán)境中采取更伸展的系綜構(gòu)象。19F NMR方法結(jié)合ThT熒光方法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了α-突觸核蛋白的纖維化過(guò)程,我們的研究首次發(fā)現(xiàn)α-突觸核蛋白在纖維化過(guò)程中優(yōu)先選擇緊湊的構(gòu)象。另外,通過(guò)主鏈15N縱向、橫向弛豫速率以及穩(wěn)態(tài)NOE實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)α突觸核蛋白初始系綜構(gòu)象跟其最終的聚集體的動(dòng)力學(xué)特性有一定的相關(guān)性。研究?jī)?nèi)容三：擁擠環(huán)境對(duì)α突觸核蛋白初始系綜構(gòu)象以及纖維化動(dòng)力學(xué)的影響細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境很復(fù)雜,存在大量的蛋白質(zhì)、核酸和多糖等各種分子,濃度高達(dá)300-400g/L,因此生物大分子是在一個(gè)高度擁擠的環(huán)境中行使其功能。隨著蛋白質(zhì)科學(xué)研究的不斷深入,研究工作者已經(jīng)意識(shí)到在生理環(huán)境或類生理環(huán)境中研究蛋白質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的重要性。然而限制于實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的原因,有關(guān)生理環(huán)境下無(wú)折疊蛋白的構(gòu)象以及與其結(jié)合(聚集)狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)及聚集的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的相關(guān)性研究仍然十分缺乏。本文中,我們研究了α-突觸核蛋白在不同濃度擁擠試劑Ficoll 70中的系綜構(gòu)象,并通過(guò)與其單體Sucrose中的系綜構(gòu)象進(jìn)行比較,揭示大分子擁擠環(huán)境引起的體積排阻效應(yīng)并不是造成α-突觸核蛋白采取緊湊構(gòu)象的主要原因。結(jié)合結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)信息,我們還提出大分子擁擠環(huán)境加速α-突觸核蛋白纖維化速率的可能分子機(jī)制。綜上所述,本論文主要通過(guò)核磁共振方法研究α-突觸核蛋白在不同環(huán)境中的系綜構(gòu)象,從殘基水平上揭示不同因素影響其聚集的可能分子機(jī)制。我們希望隨著研究的不斷深入,能夠建立初始系綜構(gòu)象和最終纖維結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性,為a-突觸核蛋白自組裝過(guò)程以及聚集體的細(xì)胞毒性提供更為詳盡地指導(dǎo)意見(jiàn)。
[Abstract]:The main research object of this paper is 偽 - synuclein . Its monomer is a natural nonstructural protein . The aggregation of 偽 - synuclein is one of the main causes of Parkinson ' s disease . In conclusion , this paper mainly studies the possible molecular mechanism of 偽 - synuclein in different environments by nuclear magnetic resonance method . In conclusion , this paper mainly studies the possible molecular mechanism of 偽 - synuclein in different environments by nuclear magnetic resonance method . We hope to provide more detailed guidance for the self - assembly process of a - synuclein and the cytotoxicity of aggregates as the research progresses .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q61
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本文編號(hào)：1546649