胱抑素C结构稳定性及其与β-淀粉样蛋白相互作用的研究

论文摘要

人类30多种疾病都与淀粉样纤维沉积相关,如可传播海绵状脑病、系统性淀粉样变、阿尔茨海默病、帕金森疾病等。随着淀粉样纤维沉积疾病受到越来越多的关注,研究其致病机制及调控机制也越来越迫切。人胱抑素C（HCC）在病理生理过程中都共沉积在阿尔茨海默病或唐氏综合症的淀粉样斑块中。这种形成淀粉样纤维的性质在其第68位亮氨酸残基突变为谷氨酰胺后形成的L68Q突变体中大大的增强了,可以导致遗传性胱抑素C淀粉样血管病。研究表明HCC可以与β淀粉样蛋白结合并抑制其纤维和低聚体的形成。HCC野生型与其突变型的结构稳定性差异及其与β淀粉样蛋白相互作用的区别目前尚不清楚。采用分子动力学方法讨论了单体HCC野生型及其突变型L68Q在328k温度条件下蛋白结构稳定性的差异,发现导致L68Q更易于形成二聚体的原因是其第68位由亲水的谷氨酸取代成疏水的亮氨酸,导致其疏水核心的扩张,进而增大了蛋白的不稳定性并促进了分子间的相互作用。推断AS区域可能是HCC形成二聚体的关键区域,其向分子中心偏转之后靠近β1-α1-β2区域,与分子中心α螺旋发生相互作用,推动β1-α1-β2区域背离分子中心,发展成为二聚体中的亚结构域形式进而与另一单体分子发生结构域交换形成二聚体。进一步利用对接方法搜寻HCC与Aβ相互作用表位,并对符合作用表位的复合体进行分子动力学模拟研究HCC与Aβ间相互作用差异。对接与模拟结果表明HCC单体更易于与β形式的Aβ形成较稳定的相互作用,β形式的Aβ正是淀粉样纤维结构的主要特征,这表明了其可以与可溶性β形式Aβ结合从而抑制其自组装成纤维沉淀的特性。本研究能够为预防和治疗cystatin C和Aβ引起的淀粉样疾病提出潜在药物作用靶点和有效的治疗药物奠定基础,并为其他相关的淀粉样疾病研究提供重要研究思路及信息。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表目录
• 引言
• 0.1 蛋白质的淀粉样纤维化与疾病
• 0.2 胱抑素C 与脑淀粉样血管病
• 0.3 阿尔茨海默病中胱抑素C 对Aβ聚集的影响
• 0.4 分子动力学模拟概述
• 0.5 分子对接概述
• 0.6 研究目的及意义
• 第1章 HCC 野生型及其突变型 L68Q 结构稳定性的研究
• 1.1 实验目的
• 1.2 实验对象及软件
• 1.2.1 蛋白质结构来源及模型构建
• 1.2.2 分子动力学模拟软件
• 1.3 实验方法和步骤
• 1.3.1 分子动力学模拟
• 1.3.2 蛋白质模拟分析方法
• 1.4 实验结果与讨论
• 1.4.1 WT 和L68Q 整体稳定性分析
• 1.4.2 各个残基RMSF 值比较
• 1.4.3 分子内二硫键的分析
• 1.4.4 体系疏水核心的变化
• 1.4.5 二级结构的分析
• 1.4.6 AS 区域的变化
• 1.4.7 Loop1 的变化
• 1.5 本章小结
• 第2章 HCC 与 Aβ 蛋白的分子对接
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验对象及软件
• 2.2.1 蛋白质结构模型
• 2.2.2 分子对接软件
• 2.3 实验方法和步骤
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 WT 与helix 形式Aβ对接
• 2.4.2 L68Q 与helix 形式Aβ对接
• 2.4.3 WT 与β-sheet 形式Aβ对接
• 2.4.4 L68Q 与β-sheet 形式Aβ对接
• 2.4.5 HCC 与Aβ对接优势结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 HCC 与 Aβ复合体的动力学模拟
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验对象及软件
• 3.2.1 蛋白质结构来源
• 3.2.2 分子动力学模拟软件
• 3.3 实验方法和步骤
• 3.3.1 分子动力学模拟
• 3.3.2 蛋白质模拟分析方法
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 蛋白复合体整体稳定性分析
• 3.4.2 蛋白复合体紧实程度的比较
• 3.4.3 HCC 与Aβ间氢键的研究
• 3.4.4 HCC 与Aβ间疏水作用的研究
• 3.4.5 HCC 与Aβ间盐桥的研究
• 3.4.6 蛋白复合体各个残基RMSF 值比较
• 3.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况