文档介绍：淀粉样蛋白与茶多酚的分子相互作用
Molecular Interactions between Amyloid
Proteins and (–)-Epigallocatechin-3-Gallate
一级学科:化学工程与技术
学科专业:生物化工
研究生:王诗卉
指导教师:孙彦教授
天津大学化工学院
二零一二年六月
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摘要
淀粉样蛋白从天然态转变为寡聚体和纤维会诱发一系列神经退行性疾病。茶
多酚(–)-epigallocatechin -3-gallate(EGCG)被认为对多种神经退行性疾病具有防
治作用,但其与淀粉样蛋白的相互作用尚不明晰。因此本文运用多种方法,如等
温滴定微量量热仪(isothermal titration calorimetry, ITC)、圆二色光谱、荧光光谱、
质谱、透射电子显微镜以及高效液相色谱等研究了两种淀粉样蛋白——β淀粉样
蛋白 42(Aβ42)以及人胰岛素(human insulin,hIns)分别与 EGCG 的分子相互
作用,阐释了 EGCG 与 Aβ42 和 hIns 相互作用的分子机理,以期为淀粉样蛋白
高效抑制剂的筛选和设计提供理论基础。
运用 ITC 研究了不同条件下 EGCG 和 Aβ42 及其三个片段(Aβ1-16,Aβ1-30
和 Aβ31-42)之间相互作用的热力学参数,结果表明,氢键和疏水作用同时存在
于 Aβ42 和 EGCG 的结合过程,氢键主要发生于富含亲水性氨基酸残基的
Aβ1-16,而疏水作用主要发生于富含疏水性氨基酸的 Aβ17-42。随 EGCG 浓度增
大,氢键的相对贡献逐渐减小,而疏水作用的相对贡献逐渐增大,导致 Aβ42 和
EGCG 的结合逐渐由焓驱动过渡为熵驱动。较高温度、盐浓度接近 100 mmol/L
以及 pH 接近 Aβ42 等电点等条件有利于 EGCG 和 Aβ42 之间的结合作用。
ITC 结果表明,EGCG 和 hIns 的结合总是焓有利的,表明氢键始终存在于二
者的结合过程,但随 EGCG 浓度增大,疏水作用的贡献逐渐增大。二者的结合
过程中存在显著的焓熵补偿。光谱学结果表明 EGCG 与蛋白优先结合,从而减
小蛋白的水力学学半径,并使 hIns 产生一定的构象变化。
EGCG 对胰岛素的聚集/成纤维的抑制作用与 pH、温度及 EGCG 浓度相关。
在 pH ,60°C 时,抑制效果随 EGCG 浓度升高而逐渐增大,最后达到不变,
此时 EGCG 使 hIns 纤维变短变细。在 pH 、37°C 时,存在最优 EGCG 浓度(约
- mmol/L)使抑制效果达到最好,此时 EGCG 改变了 hIns 的聚集形态,使其
聚集为球状颗粒。EGCG 能够阻止一部分 hIns 参与聚集/成纤维,并减慢 hIns 聚
集过程中二级结构的变化和疏水基团的暴露。在以上研究基础上,提出了两种模
型解释不同条件下 EGCG 对 hIns 成纤维的抑制作用。
1-5 mmol/L EGCG 能够诱导 hIns 产生粒径约为 185-365 nm 的可逆球状沉淀。
研究结果表明疏水作用是沉淀的主要驱动力,且 EGCG clusters 在沉淀中起了重
要作用。EGCG 在沉淀中会导致 hIns 部分变性,但将沉淀用脲溶解并长期培养
后可使 hIns 复性。在详细研究结果的基础上,提出了 EGCG 诱导 hIns 沉淀的机
理模型,对该过程进行了理论解释。
关键词:β淀粉