發(fā)布時(shí)間：2020-08-01 10:53

【摘要】：蛋白質(zhì)的錯(cuò)折疊與阿爾茨海默癥、肌萎縮側(cè)索硬化癥、Ⅱ型糖尿病等多種疾病有關(guān),開放式可溶解蛋白質(zhì)經(jīng)過錯(cuò)折疊并在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外形成不溶性淀粉樣沉積物是這些疾病的共同特征。盡管與這些疾病有關(guān)的各種淀粉樣蛋白具有不同的氨基酸序列,但它們可能有著相似的聚集機(jī)制及誘導(dǎo)細(xì)胞膜破壞的毒性機(jī)理。由胰島β細(xì)胞分泌的胰島淀粉樣多肽(IAPP)是Ⅱ型糖尿病患者體內(nèi)胰島β細(xì)胞中淀粉樣斑塊的主要成分。IAPP由37個(gè)氨基酸組成,在正常的生理?xiàng)l件下呈無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu),在病理?xiàng)l件下聚集形成以β折疊為主導(dǎo)結(jié)構(gòu)的纖維,導(dǎo)致β細(xì)胞機(jī)能喪失和凋亡,這可能是引發(fā)Ⅱ型糖尿病的重要原因。體內(nèi)和體外的研究都發(fā)現(xiàn)破壞膜并產(chǎn)生細(xì)胞毒性的并不是成熟纖維,而是在聚集過程中產(chǎn)生的中間體寡聚物。因此研究IAPP與磷脂膜的相互作用以及IAPP寡聚體結(jié)構(gòu)與其對磷脂膜破壞能力的關(guān)系對了解IAPP的聚集機(jī)制和毒性機(jī)理有重要的意義。此外,抑制IAPP纖維化聚集被認(rèn)為是治療Ⅱ型糖尿病的主要策略和藥物研發(fā)的重要方法。本論文主要開展了胰島淀粉多肽與磷脂膜的相互作用及纖維化抑制的研究工作,簡要?dú)w納如下:1、由于人胰島淀粉樣多肽(h IAPP)的寡聚體結(jié)構(gòu)多樣復(fù)雜而且不能夠在溶液中穩(wěn)定存在,我們選用聚集屬性較弱的大鼠胰島淀粉樣多肽(rIAPP)為模型肽,使用POPC與POPG的混膜(4:1)作為模型膜,用不同的方法制備出了結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌不同的rIAPP寡聚體,研究了這些寡聚體對磷脂膜的破壞能力和作用機(jī)理。我們發(fā)現(xiàn)rIAPP的寡聚體對于磷脂膜的破壞能力是由寡聚體的尺寸和疏水區(qū)域暴露程度兩個(gè)因素共同調(diào)節(jié)的。在寡聚體直徑小于50 nm的尺寸下,寡聚體對磷脂膜的破壞程度隨著疏水區(qū)域暴露的增加而增大;當(dāng)寡聚體直徑大于50 nm時(shí),其破壞膜的能力大大減弱,寡聚體的破壞能力也不再與其疏水暴露程度正相關(guān)。2、IAPP在其N端區(qū)域包含有符合反向膽固醇識別共有序列CARC通式的片段(R11-F15-V17),該片段可能與膽固醇在胰島淀粉樣多肽與磷脂膜的作用中的調(diào)節(jié)功能相關(guān),為探究CARC是否與膽固醇識別以及識別作用如何影響磷脂膜的性質(zhì),本論文工作中使用了聚集能力弱的rIAPP作為模型肽而不是聚集速度過快的hIAPP,并把CARC序列中的關(guān)鍵殘基R11和F15分別替換成了A和L,把R18替換成了H(與h IAPP的18位殘基相同),研究了rIAPP和這三個(gè)變異體在與DPPC磷脂膜和DPPC/膽固醇混膜結(jié)合的強(qiáng)弱、對膽固醇在磷脂膜中排布的調(diào)節(jié)以及對磷脂膜的破壞程度的不同影響。結(jié)果表明,無論是野生型rIAPP還是其變異體,膽固醇的存在都減小了它們與磷脂膜的親和力,加大了它們對磷脂膜的破壞程度。然而,這些肽與磷脂膜的作用機(jī)制存在差異:r IAPP和R18H都傾向于與膽固醇富集區(qū)結(jié)合,并減弱了膽固醇分子間的相互作用,但是rIAPP識別膽固醇的能力更強(qiáng),對膽固醇在膜內(nèi)分布影響更大;F15L和R11A的殘基替換減小了肽與膽固醇的識別能力,使兩個(gè)變異體更傾向于與膽固醇貧乏區(qū)結(jié)合。這些肽與膽固醇的不同作用可能導(dǎo)致了它們對DPPC/膽固醇磷脂膜破壞作用的不同。3、近年來越來越多的研究將氧化石墨烯(GO)用于淀粉樣蛋白纖維化的抑制研究中,這得益于GO獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)、高疏水表面上的sp2雜化芳香環(huán)以及分散性好易改性等特點(diǎn)。本論文研究工作通過共價(jià)結(jié)合的方法在GO表面修飾聚乙烯亞胺(PEI)得到GO-PEI復(fù)合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示GO-PEI相比于GO在緩沖溶液中有著更好的穩(wěn)定性,對h IAPP纖維化聚集的抑制能力更強(qiáng)。GO-PEI能夠在聚集過程的成核初期起到了很好的抑制效果,對于生長期中寡聚體和原纖維的形成也有一定的抑制作用,但不能夠使成熟的淀粉樣纖維解聚。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R587.1

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本文編號：2777364