阿尔茨海默病致病蛋白Aβ和Tau交叉做种的分子动力学模拟研究

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阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)是神经退行性疾病的代表性疾病,病人会表现出痴呆的症状并最终丧失个人生活的能力。相关研究表明,淀粉样蛋白的异常聚集及聚集体诱导的神经细胞死亡是AD的主要病因。充分理解淀粉样蛋白的错误折叠和聚集机理对于AD乃至其他神经退行性疾病的分子机制及治疗药物的开发研究有着十分重要的意义。一些体内及体外实验表明,不同种类的淀粉样蛋白之间会相互作用影响淀粉样蛋白的聚集,这种作用过程被称为淀粉样蛋白之间的交叉做种(cross-seeding)现象。AD的致病蛋白-淀粉样蛋白-β(Aβ)与Tau蛋白之间也会协同作用,互相影响对方的聚集过程,但是这种交叉做种的具体作用机制尚不明确。本文利用分子对接联用分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟的方法从原子和分子的角度研究了 Aβ与Tau蛋白寡聚体之间的交叉做种过程。使用蛋白-蛋白对接方法寻找交叉做种的作用下不同结合区域的Aβ-Tau蛋白杂化寡聚体的构象,避免了靠经验自行配对引入的主观因素。分子对接获得了双层、block、单层及part-in四种杂化寡聚体构象,其中part-in构象是一个未被研究过的有意义的复合构象。选择有代表性的不同结构的Aβ-Tau蛋白杂化寡聚体,利用MD模拟详细地研究了交叉做种中完整的Aβ42与少有报道的Tau蛋白上R3、R4区的结构及结合自由能相关的性质。MD模拟结果表明,在所有代表构象中part-in构象的整体结构稳定,其中Aβ与Tau蛋白之间的结合能力最强,结合最紧密,进一步研究发现part-in构象的Aβ及Tau蛋白五聚体的结构在MD模拟中发生了转换,这种变化使part-in构象的疏水性提高,结构更加紧实。对part-in区域及其他区域内结合能及作用力的分析揭露part-in 复合结构的实质:这种构象是单层构象成分与双层构象成分的平均。上述研究对于深入了解淀粉样蛋白之间交叉做种的机制起到了一定的指导作用。
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