阿尔茨海默病相关多肽与Cu～（2+）结合性质的研究

阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病,它主要有两个病理特征:主要成分为tau蛋白的神经纤维缠结和Aβ多肽的老年斑。据报道,阿尔茨海默病患者大脑的沉积物中富含铜离子。因此,铜离子在阿尔茨海默病的形成中可能扮演着重要的角色。本论文利用紫外/可见光吸收光谱、圆二色谱(CD)、核磁共振(NMR)、荧光光谱以及MALDI-TOF MS和ESI-MS等技术对tau肽和Aβ多肽与铜离子的结合性质进行了研究,比较全面地阐述了tau肽与铜离子的结合性质,并由此推测铜离子与tau蛋白的结合可能在阿尔茨海默病中扮演着重要的角色。另外,本论文为解决铜离子和Aβ结合性质的一些争议提供了一些有用的实验依据。 通过对tau肽R2(VQSKCGSKDNIKHVPGGG)和R3(VTSKCGSLGNIHHKPGGG)与铜离子结合性质的研究,发现R2和R3与铜离子的结合具有高度的pH值依赖性。另外,R2和R3的铜离子结合位点也得以确定,这四个结合位点和铜离子进行配位后形成了一个以铜离子为中心的平面四边形结构。更重要的是,研究结果表明,铜离子对R2和R3的构象影响很大,α螺旋结构的含量随着铜离子浓度的增加而增加;但是在1摩尔当量的铜离子存在下,R3中的α螺旋结构被破坏,β折叠结构在R3中形成。由于α螺旋和β折叠构象在tau蛋白形成双螺旋纤维的过程中扮演着重要角色,因此,我们认为铜离子可能诱导tau聚集和沉积形成神经纤维缠结,从而导致阿尔茨海默病的发生。 通过对Aβ(1-16)(DAEFRHDSGYEVHHQK)与铜离子结合性质的研究,为解决Aβ与铜离子结合性质的一些争议提供了一些有用的实验依据:首先,利用甘氨酸、组氨酸和Aβ(1-16)竞争铜离子实验,确定了Aβ(1-16)对铜离子的亲和性大约为107M-1。其次,Aβ(1-16)通过His6、His13、His14咪唑环上的εN原子与Tyr10芳香环中的OH基团与铜离子进行配位,并形成了以铜离子为中心的平面四边形结构。最后,Aβ(1-16)只能与一个铜离子结合,即Aβ(1-16)通过单核模式与铜离子进行结合。