來自復(fù)旦大學(xué)的研究人員通過計(jì)算機(jī)模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，調(diào)查了羥基化碳納米管對(duì)于淀粉樣肽結(jié)構(gòu)Aβ16–22的影響。研究論文發(fā)表在10月21日的《Biophysical Journal》雜志上。

　　復(fù)旦大學(xué)的韋廣紅（Guanghong Wei）教授是這篇論文的通訊作者。其主要從事蛋白質(zhì)/多肽自組裝（包括形成淀粉樣纖維的病理性組裝和形成有序納米結(jié)構(gòu)的組裝）、蛋白質(zhì)-生物膜相互作用、以及蛋白質(zhì)-納米顆粒相互作用的理論和計(jì)算機(jī)模擬研究，已發(fā)表SCI論文60余篇。

　　蛋白質(zhì)折疊和聚集問題是當(dāng)前生物物理學(xué)和分子生物學(xué)所面臨的一項(xiàng)長(zhǎng)期的具有挑戰(zhàn)性的課題。幾乎所有的生命活動(dòng)都是由蛋白質(zhì)完成的，研究發(fā)現(xiàn)許多的神經(jīng)性疾病，如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏病、亨廷頓氏病等都與蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊和聚集有關(guān)。蛋白質(zhì)的病理性聚集不僅使其喪失了原有的正常功能，而且還對(duì)細(xì)胞具有特定毒性，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

　　目前為止，蛋白質(zhì)聚集的原因和纖維的全原子結(jié)構(gòu)還沒有明確的定論。對(duì)蛋白質(zhì)折疊和解折疊問題的研究，將有助于了解蛋白質(zhì)或多肽在溶液中和膜表面上聚集的生物物理，并為認(rèn)識(shí)淀粉樣沉積相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理和治療藥物的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供理論基礎(chǔ)，以便最終有效地控制和治療這些疾病。

　　在阿爾茨海默氏癥（又稱老年癡呆）β-淀粉樣肽(amyloid-β,αβ)中，Aβ16–22是能夠形成β結(jié)構(gòu)的最短蛋白，其序列為KLVFFAE。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可溶性的αβ蛋白的低聚物是毒害神經(jīng)的病源，和阿爾茨海默氏癥的發(fā)病機(jī)理有關(guān)。在以往的計(jì)算研究中，韋廣紅課題組證實(shí)單壁碳納米管(SWCNTs)能夠抑制Aβ16–22低聚物形成。然而由于SWCNTs水溶性差，阻礙了它們?cè)谏镝t(yī)學(xué)和納米醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。

　　在這篇論文中，研究人員采用全原副本交換分子動(dòng)力學(xué)模擬調(diào)查了一種水溶性的SWCNT衍生物——羥基化SWCNT對(duì)于Aβ16–22低聚物的影響。研究結(jié)果顯示，羥基化SWCNTs可以顯著抑制β-折疊結(jié)構(gòu)（β-sheet）形成，將Aβ16–22低聚物的構(gòu)象從富含β-折疊的有序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為無序的線圈狀聚集物。詳細(xì)分析SWCNT-Aβ的互作揭示羥基化SWCNTs主要是通過SWCNTs的羥基與Aβ16–22正電荷K16殘基之間的強(qiáng)有力的靜電互作，以及SWCNTs和F19及F20之間疏水作用和芳環(huán)堆積作用，抑制了β-折疊形成。此外，原子力顯微鏡和硫磺素T熒光試驗(yàn)證實(shí)了，原始的和羥基化的 SWCNTs都可以抑制Aβ16–22纖維化，支持了他們從前以及現(xiàn)在的副本交換分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果。

　　這些研究結(jié)果證實(shí)了羥基化SWCNTs可有效抑制Aβ16–22聚集；此外，還揭示了這種抑制效應(yīng)分子機(jī)制，從而為設(shè)計(jì)出一些治療藥物來對(duì)抗淀粉樣變提供了一些新線索。