蛋白质错误折叠疾病是指具有正常生理功能的蛋白质发生了错误折叠,形成了蛋白质聚集体并在组织器官中沉积,从而触发的一系列疾病。目前研究已发现至少30多种疾病与蛋白质的错误折叠相关,例如神经退行性疾病阿尔兹海默症(AD)、帕金森病(PD),以及与代谢相关的2型糖尿病(T2D)。虽然与这些疾病相关的蛋白质有着不同的氨基酸序列和空间结构,但它们都可以从可溶性的蛋白质错误折叠形成含有大量β-折叠结构的不溶性淀粉样沉积,提示不同蛋白质错误折叠疾病之间可能有相似的致病机理。2型糖尿病的一个典型病理特征是患者胰岛组织中具有淀粉样纤维沉积。由37个氨基酸残基组成的人胰岛素淀粉样多肽(hIAPP)是胰岛中淀粉样纤维沉积的主要成分。hIAPP与胰岛素一起由胰岛β-细胞合成分泌,可以协同胰岛素等血糖调节激素对人体血糖进行更精准的调节,但hIAPP也是目前已知聚集倾向最强的多肽之一。hIAPP纤维化过程中形成的聚集体可以通过破坏细胞膜的完整性,造成线粒体损伤,诱导细胞内氧化应激和内质网应激等方式诱导胰岛β-细胞凋亡,从而破坏胰岛的正常功能,引发或加剧2型糖尿病的病理发展。hIAPP的聚集行为除了与自身的氨基酸片段密切相关外,hIAPP与细胞膜的相互作用、周围环境中的金属离子以及pH值等多种因素也会对hIAPP的聚集产生影响。除此之外,hIAPP可以穿过血脑屏障并在大脑中形成hIAPP沉积,与阿尔茨海默症相关的β-淀粉样蛋白(Aβ)产生关联。因此,了解hIAPP的聚集过程及影响聚集的因素,并研发淀粉样多肽抑制剂为2型糖尿病和相关蛋白质错误折叠疾病的治疗提供了一种新方法。本论文使用电喷雾离子淌度质谱(ESI-IM-MS)结合荧光光谱法等多种分析方法,从影响hIAPP聚集的相关因素和抑制hIAPP聚集两个方面展开研究。首先研究了 hIAPP与Aβ片段相互作用的构象变化和聚集变化。在hIAPP与Aβ25-35组成二元混合物中,hIAPP和Aβ25-35的聚集是两个分开的过程,第一个阶段主要对应hIAPP的聚集,第二个阶段对应Aβ25-35的聚集。hIAPP可以在第一个阶段的聚集早期与Aβ25-35结合形成一系列异源低聚体,促进Aβ25-35的聚集,但hIAPP的聚集速度远快于Aβ25-35,不同的聚集速度不利于二者的共同聚集,所以没有对hIAPP的自聚产生影响。除此之外,还研究了与疏水片段Aβ25-35相对应的Aβ肽链的亲水区域1-16片段与hIAPP的相互作用,证明了虽然hIAPP与Aβ肽链的亲水区域和疏水区域都有良好的结合亲和性,但Aβ25-35片段可能在全长Aβ肽链与hIAPP相互作用中发挥着更重要的作用。随后,我们考察了Cu2+对hIAPP聚集的影响及氧化作用。结果显示,Cu2+可以改变hIAPP的聚集途径;并利用利用离子淌度质谱从构象变化的角度探讨了聚集途径改变的原因,Cu2+可能通过与hIAPP的伸展构象结合从而干扰hIAPP正常的聚集途径,最终影响hIAPP淀粉样纤维的形成。同时发现H2O2和Cu2+的协同作用可使hIAPP氧化,形成二酪氨酸交联的二聚体。荧光实验和圆二色谱实验显示,形成的二酪氨酸交联二聚体不能聚集形成具有β-折叠结构的淀粉样纤维,表明hIAPP发生二酪氨酸交联后聚集行为或聚集途径可能发生了改变。最后,建立了 hIAPP聚集抑制剂的体外筛选方法,以电喷雾离子淌度质谱结合多种分析方法分别从hIAPP的构象变化、聚集动力学的影响、聚集中疏水区域的暴露等多方面考察了紫草酸和黄酮醇类化合物对hIAPP聚集的抑制作用。结果显示,紫草酸与hIAPP结合形成的复合物可以改变hIAPP单体紧实构象和伸展构象的相对丰度,从而维持hIAPP构象的稳定性。借助光谱分析证明了紫草酸能够有效抑制hIAPP聚集,减少纤维生成。紫草酸还对hIAPP诱导的细胞毒性具有潜在的保护作用。除此之外,从构效关系的角度分析了芦丁等五种黄酮醇类与hIAPP相互作用。通过分析发现,黄酮醇类化合物中的糖基和苷元上的羟基都可以提高它们与hIAPP的亲和性,并增加hIAPP与配体形成的复合物的气相稳定性。但在抑制hIAPP聚集方面,黄酮类化合物苷元中的多羟基结构对hIAPP聚集的影响更为显著,其次是糖基数目和不同糖基类型的影响。借助离子淌度质谱考察了抑制聚集效果最为明显的芦丁对hIAPP构象的影响,证明了芦丁对hIAPP单体构象的稳定作用。上述的研究结果可以帮助我们更好的了解hIAPP的聚集机理,为筛选潜在的天然小分子抑制剂治疗2型糖尿病和其他相关蛋白质错误折叠疾病提供新的依据。