蛋白质和多肽从可溶态向高度有序的、富含β-sheet结构的淀粉样纤维沉淀的转变过程与一系列疾病的发生密切相关，如常见的神经退行性疾病（阿尔兹海默症、帕金森综合症和prion疾病等）。同时，在从细菌到哺乳动物等多种生物体中，淀粉样纤维也行使特定的生物功能。　　淀粉样蛋白自组装的过程中会产生从寡聚体到包含上百单体的纤维沉淀等尺寸不一的聚集体，表征这些不同尺寸聚集体之间的动力学关系依旧具有挑战性。尤其是一些早期毒性寡聚体，其结构和生成的动力学机制是一个亟待解决的问题，然而，寡聚体不稳定和不均一性的本质极大限制了传统技术方法的应用。基于能够在单个分子水平研究体系中低含量组分分子的构象和动态变化的优势，单分子技术的应用使得定量检测和分析淀粉样纤维化寡聚体成为可能。包括单分子荧光共振能量转移(single molecule fluorescence resonance energy transfer，smFRET)和荧光相关光谱（fluorescence correlation spectroscopy，FCS）在内的单分子荧光技术已经逐渐成为研究蛋白质折叠和聚集的重要手段。　　在酵母中存在的一系列prion蛋白是一种研究淀粉样纤维化的安全的模式蛋白，它们形成的淀粉样沉淀具有很强的自我复制能力。本研究主要集中于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的prion蛋白Ure2的淀粉样纤维化的动力学机制研究。天然态的Ure2二体C端球形结构域参与酵母体内氮代谢的调控，可以抑制氮源充足条件下细胞对贫瘠氮源的摄取，而其柔性的N端PrD(prion domain)则能够自发形成淀粉样纤维从而使上述抑制作用解除。在本研究中，利用单分子荧光共振能量转移技术，对Ure2淀粉样纤维化过程中早期的聚集体生成进行了定量分析及构象转变的研究。结合硫磺素T(Thioflavin T)检测得到的系综水平纤维生成动力学曲线，建立了一个寡聚-转化的两步动力学模型，并通过全局拟合分析了单分子数据和系综ThT数据，获得了Ure2各微观反应过程的动力学信息，详细阐述了Ure2聚集体的生成、消耗、转化成核的过程。研究结果显示，Ure2的寡聚体直接来自于天然二体的一级成核反应(primary nucleation)，并且大部分寡聚体寿命很短，它们多数发生解离而只有少部分向成熟纤维进行转化。通过单分子手段，观测到了这些不稳定寡聚体向更为紧密的寡聚体构象的转变过程，同时后者具有β-sheet结构能够延伸形成成熟纤维。此外，动力学分析为Ure2以纤维自身断裂(fragmentation)为主导的纤维核心生成机制提供了实验证据，这种机制有别于疾病相关的淀粉样蛋白（amyloidβ、α-synuclein和IAPP等）以纤维表面催化的二级成核反应（secondary nucleation）为主导的机制。综上所述，本论文的研究结果为阐释纤维沉淀与可溶寡聚体之间的时间和因果关系建立了理论框架，同时为功能性淀粉样蛋白对宿主的无害性给出了合理解释。　　进一步，为了提高检测效率，建立了在微流路中进行单分子检测寡聚体的方法，数据采集时间从1小时缩短至10分钟，且快速流动状态下样品的数据采集结果与静态样品采集所得结果一致。随后，从根据Ure2的N端核心序列设计合成而来的多肽中挑选出了能够明显改变Ure2淀粉样纤维化动力学的多肽LQVNIGNR，同时利用单分子荧光共振能量转移技术检测多肽存在下的寡聚体生成，并结合相同条件下的系综ThT荧光结果进行动力学分析。分析结果显示，多肽LQVNIGNR可能通过改变寡聚体转化速率kc加速Ure2的纤维化反应。