阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病,它的一个最主要的病理学特征就是在胞内形成由Tau蛋白(一种微管结合蛋白)形成的神经纤维缠结。因而了解Tau蛋白形成纤维的过程和分子机制对于阐明这种退行性疾病的病理学机制有着重要的意义。蛋白质二硫键异构酶(PDI)是一种内质网滞留蛋白,在胞内可以发挥多种生物学功能。胞内的蛋白质发生错误折叠后会使内质网受到损害,此时细胞内的蛋白质二硫键异构酶的表达水平就会上调,从而可以达到保护细胞的功能。然而对于蛋白质二硫键异构酶能否影响和如何影响Tau蛋白形成聚集的过程到目前为止还没有相关的研究报道。实验中我们以Tau蛋白的微管结合重复区域K18片段为研究对象,用荧光光谱、浊度、透射电镜等生物物理学方法研究了在体外研究了全长人PDI蛋白对K18蛋白聚集过程的影响。ThT荧光实验的结果表明PDI的加入不利于K18纤维的成核和生成(但是却不会使K18成核的能力完全消除)PDI能够抑制K18蛋白形成纤维化的过程,且这种抑制效果具有浓度依赖性,随着体系中PDI浓度的增加,这种抑制效果更加明显。PDI对K18长纤维的抑制过程主要是通过PDI上的a结构域来实现的,a’结构域可能对抑制K18长纤维的过程有一定的作用,c末端尾巴的存在有可能屏蔽了a’结构域对K18长纤维的抑制功能,而主要负责结合的结构域bb’x本身并不能达到抑制K18蛋白长纤维的效果。PDI中c端尾巴的存在与否都不会影响PDI对K18长纤维的抑制过程。ANS的实验结果表明当体系中存在有PDI时,K18形成纤维过程中蛋白质疏水基团暴露的速率变慢,且最终形成的纤维结构趋于一种疏水基团暴露减少更加刚性的结构。电镜实验的结果表明当体系中加入PDI后,K18纤维的形态发生变化,有了片段化的趋势。特别是随着体系中PDI浓度的增加,体系中K18形成的纤维量减少了,并逐步形成颗粒状的聚集体。此外我们还用荧光能量共振转移(FRET)以及等温滴定量热(ITC)的方法分别在体内和体外研究了PDI与Tau蛋白间的相互作用。实验结果表明PDI和全长的Tau蛋白或是K18蛋白在SH-SY5Y细胞中存在有相互作用。ITC实验的结果表明PDI与全长Tau蛋白和K18均存在有中等强度的结合(解离常数为μM级),Tau蛋白上与PDI相互作用的位点应该位于K18这一段序列上。而PDI上的a结构域在PDI与K18相互作用的过程中起着重要作用,单独的a结构域与K18蛋白的结合能力还要更强一些,因此PDI上与Tau蛋白相互作用的位点应该位于PDI的a结构域。上述实验中所得到的实验结果可以帮助我们在体内和体外环境中了解PDI与Tau蛋白之间存在的相互作用及其具体的分子机制,并对蛋白质二硫键异构酶影响Tau蛋白形成聚集过程的分子机制有了较为详细的了解,所有这些都将有助于对阿尔兹海默病的预防及治疗。