基于復(fù)合膠束的人工分子伴侶調(diào)控蛋白質(zhì)折疊的研究.pdf

1、蛋白質(zhì)作為生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，只有通過正確地折疊和組裝形成特定的三維空間結(jié)構(gòu)，才能保持生理活性，并在生命體中發(fā)揮其正常的生物學(xué)功能。而一旦蛋白質(zhì)發(fā)生錯(cuò)誤折疊和異常的聚集，不僅會喪失其生物活性，還會導(dǎo)致許多重大的疾病，如阿爾茲海默癥、帕金森癥、II型糖尿病等淀粉樣變性疾病，對人類的生命健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。研究表明，分子伴侶是生物體內(nèi)輔助蛋白質(zhì)正確折疊和組裝，抑制蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊與聚集的重要幫手。因此，利用簡單的構(gòu)筑單元去模擬天然分子伴侶的結(jié)構(gòu)

2、和功能，對于調(diào)控蛋白質(zhì)折疊與聚集和治療蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊疾病具有十分重要的意義。本文通過兩親性嵌段共聚物自組裝形成的復(fù)合膠束構(gòu)筑人工分子伴侶體系，并利用這種基于復(fù)合膠束的人工分子伴侶對蛋白質(zhì)的折疊與聚集過程進(jìn)行了深入的研究。全文分為三個(gè)主要部分介紹相關(guān)的工作。
　　在眾多蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊疾病中，阿爾茲海默癥（AD）是最為普遍和流行的疾病之一。大量研究證據(jù)表明，β-淀粉樣蛋白（Aβ）在腦部正常產(chǎn)生和清除的平衡被破壞，導(dǎo)致Aβ大量的積累、聚

3、集和沉積是 AD發(fā)病的主要原因。因此在第一部分的工作中，我們利用兩親性嵌段共聚物聚環(huán)己內(nèi)酯-b-聚乙二醇（PCL-b-PEG）和聚環(huán)己內(nèi)酯-b-聚N-異丙基丙烯酰胺（PCL-b-PNIPAM）通過自組裝在生理溫度下形成具有PNIPAM疏水微區(qū)的核-殼-冠三層結(jié)構(gòu)復(fù)合膠束。這種復(fù)合膠束的疏水微區(qū)能夠與疏水的Aβ單體蛋白和寡聚物中間體結(jié)合形成復(fù)合膠束-Aβ復(fù)合物，從而抑制Aβ淀粉樣纖維的形成。采用ThT熒光光譜、動態(tài)光散射、透射電鏡、圓二色

4、譜和MTT法等表征手段系統(tǒng)驗(yàn)證了復(fù)合膠束對Aβ蛋白聚集和其聚集體神經(jīng)毒性的抑制作用。與此同時(shí)，通過調(diào)節(jié)兩種聚合物的組成比例得到了一系列不同疏水微區(qū)大小的復(fù)合膠束，比較了它們的抑制效果，并利用帶能量耗散監(jiān)測功能的石英晶體微天平（QCM-D）深入地研究了這些不同的復(fù)合膠束與不同聚集狀態(tài)的Aβ（單體蛋白、寡聚物和成熟纖維）之間的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合膠束表面的親疏水平衡是提高其抑制效果的關(guān)鍵因素。另外，復(fù)合膠束-Aβ復(fù)合物比Aβ淀粉樣纖維更容

5、易被蛋白酶降解，說明這種基于復(fù)合膠束的人工分子伴侶不但可以阻止Aβ的聚集，還可以促進(jìn)Aβ的清除，對于治療AD具有良好的潛在應(yīng)用。
　　由于AD的發(fā)病機(jī)制具有復(fù)雜性和多重性，涉及Aβ蛋白的聚集、金屬離子的穩(wěn)態(tài)失衡和相關(guān)的氧化損傷等因素，因此在第二部分的工作中，我們利用嵌段共聚物聚環(huán)己內(nèi)酯-b-聚乙二醇（PCL-b-PEG）和聚β-氨酯-b-聚環(huán)己內(nèi)酯（PAE-b-PCL）通過自組裝在生理pH條件下得到具有PAE疏水微區(qū)的復(fù)合殼層膠束

6、，并且將其負(fù)載天然的淀粉樣蛋白抑制劑—姜黃素，構(gòu)筑了一種多功能協(xié)同的人工分子伴侶。該人工分子伴侶不但與第一個(gè)工作中的復(fù)合膠束一樣，可以抑制Aβ蛋白聚集和降低Aβ的相關(guān)毒性，還能夠螯合金屬離子并有效降低氧化損傷，具有“一箭三雕”的功效。我們相信這種具有多功能協(xié)同作用的人工分子伴侶有助于提高治療效果的多靶點(diǎn)AD藥物的設(shè)計(jì)和發(fā)展。
　　在第三部分的工作中，我們利用四種嵌段共聚物：聚2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯-b-

7、聚環(huán)己內(nèi)酯（PMEO2MA-b-PCL）（溫敏性）、聚己二醇-b-聚環(huán)己內(nèi)酯（PEG-b-PCL）（不帶電）、聚天冬氨酸-b-聚環(huán)己內(nèi)酯（PAsp-b-PCL）（帶負(fù)電）和聚賴氨酸-b-聚環(huán)己內(nèi)酯PLys-b-PCL（帶正電），通過自組裝在水溶液中形成三種不同表面電荷的復(fù)合殼層膠束體系（PEG-MSPM、PAsp-MSPM和PLys-MSPM），選取溶菌酶為目標(biāo)蛋白，比較了這三種人工分子伴侶對于溶菌酶的熱保護(hù)效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)表面不帶電的P