蛋白質錯誤摺疊機理及其電化學特性研究

《蛋白質錯誤摺疊機理及其電化學特性研究》是依託南京師範大學，由蔡稱心擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白質錯誤摺疊機理及其電化學特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔡稱心
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

蛋白質錯誤摺疊是指蛋白質的空間結構發生某些異常的變化，從而引起蛋白質許多性質的改變，甚至某些疾病的發生。本項目的主要研究目的是闡明蛋白質錯誤摺疊與其電化學特性的內在關係及機制，建立蛋白質錯誤摺疊的電化學檢測方法。以免疫球蛋白和朊蛋白為對象，以電化學方法為手段，結合光譜技術及理論計算研究蛋白質錯誤摺疊與其電化學特性的關係及規律；研究蛋白質錯誤摺疊及重摺疊的方法，闡明不同條件下蛋白質錯誤摺疊的機理；研究靶向分子（包括藥物分子、蛋白質分子等）對蛋白質錯誤摺疊及重摺疊過程的影響及機制，揭示處於不同錯誤摺疊程度的蛋白質與特定靶向分子相互作用的差異及規律；研究錯誤摺疊蛋白質與病變蛋白質電化學特性的差異。本項目的研究結果不僅有助於進一步了解蛋白質空間構象與其功能的關係，在分子水平上解釋某些疾病的致病機制，還可為人們對這些複雜疾病開展更基礎的研究、尋找合適的治療方法及開發新的治療藥物等提供理論指導。

結題摘要

本項目研究了蛋白質錯誤摺疊及其電化學特性的關係與機制；建立了蛋白質錯誤摺疊的電化學檢測方法。研究結果不僅有助於進一步了解蛋白質空間構象與功能的關係，在分子水平上解釋某些疾病的致病機制，還可為人們對這些複雜疾病開展更基礎的研究、尋找合適的治療方法及開發新的治療藥物等提供理論指導。主要研究結果如下： 1、納米材料對蛋白質構象的影響 （1）氧化石墨烯（GO）對GOx構象的影響：GO能使GOx的結構均發生很大的變化、能誘導GOx的活性中心FAD基團暴露於溶劑中、Trp殘基轉移到更疏水的環境中、以及使GOx的α–螺旋結構向β–摺疊結構轉變，導致GOx的去摺疊；進而使GOx對葡萄糖的催化活性顯著降低。提出了GOx在GO表面的吸附模式用於解釋其構象發生的原因。 （2）金納米顆粒（AuNPs）對Hb構象的影響：AuNPs能使Hb的血紅素（Heme）中心從疏水口袋中暴露出來，二級結構發生擾動，引起Hb的去摺疊，進而致使Hb的電子轉移速率增加。 2、有機小分子對蛋白質構象的影響 （1）胍離子（Gdm）與GOx作用模式的理論模擬：Gdm進入GOx分子的活性口袋，其作用力主要是靜電作用以及與氫鍵作用；Gdm的進入使FAD分子中的烷基鏈發生了很大程度扭曲，同時對FAD周圍氫鍵也有影響，不但使一些氫鍵的強度降低，甚至消失，而且使另一些氫鍵形成。 （2）抗癌藥物5-氟尿嘧啶（FU）與人血清白蛋白（HSA）的作用微環境機制：闡明了FU與HSA的作用方式、作用位點以及作用過程中Trp214周圍微環境的改變；FU只能與HSA分子的IIA域作用，於Trp214附近，改變Trp214周圍的微環境，使Trp214周圍的疏水性能增加。 3、基本環境對蛋白質構象及電子轉移性能的影響 光譜及理論計算研究表明在酸性或鹼性溶液中Mb的二級結構及Heme中心周圍的環境發生的變化，強酸性及強鹼性能使與Fe共價連結的His93發生了斷裂，Heme從Mb分子的疏水口袋中脫落，暴露在溶劑中，進而影響MB的電子轉移性能。