藥物小分子對(duì)Aβ40-42聚集的抑制機(jī)制研究.pdf

1、淀粉樣蛋白(Aβ)的聚集是形成阿爾茲海默癥的關(guān)鍵因素，其主要包括兩種方式，一種為金屬離子誘導(dǎo)的Aβ聚集，一種為Aβ蛋白的自聚集。對(duì)于前種聚集方式，金屬離子螯合療法是一種有效的治療方法。對(duì)自聚集，天然存在的藥物小分子是其主要的抑制劑。針對(duì)這兩種不同的聚集及抑制情況，我們分別進(jìn)行了研究。
　　對(duì)金屬誘導(dǎo)的Aβ聚集，實(shí)驗(yàn)上顯示三種CQi藥物（i=1，2，3分別代表R=H，Cl， NO2）是一種有效的抑制劑，在低pH下解聚Aβ40聚集體和

2、減少由Cu2+鍵合引起的毒性方面要強(qiáng)于它之前的藥物氯碘氫奎(CQ)。由于 Cu2+-Aβ40化合物在不同的 pH下有多態(tài)性，因此我們進(jìn)行了一系列的分子動(dòng)力學(xué)模擬來解釋這種結(jié)構(gòu)變化和多態(tài)性特點(diǎn)，也提出了在高低pH下三種藥物分子對(duì)三種Cu2+-Aβ40（均表示為modelx，x=1，2，3）模型的內(nèi)在解聚機(jī)制。根據(jù)復(fù)合物CQi–modelx(CQi-x，x=1，2，3)的形態(tài)、CQi和相關(guān)modelx之間的成鍵強(qiáng)度，被分為插入機(jī)制，半插入機(jī)

3、制和表面機(jī)制。當(dāng)結(jié)合強(qiáng)度超過100kJ/mol， CQi插入或完全埋在modelx中時(shí)即為插入機(jī)制。在另外兩種機(jī)制中，藥物分子通常有弱的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，只作用在Aβ蛋白的表面或部分插入在Aβ中。有證據(jù)表明，藥物的結(jié)合能大小與抑制Aβ聚集和減少毒性呈正相關(guān)，因此本研究中提供的結(jié)合能強(qiáng)度數(shù)據(jù)能夠?yàn)閷ふ夷繕?biāo)藥物提供一個(gè)參考。從結(jié)合強(qiáng)度的角度看，CQ2是最好的藥物。由于Asp23殘基在Aβ聚集和穩(wěn)定Aβ纖維方面的特殊的作用，CQ3和Aβ40蛋白上的

4、Asp23之間H鍵的產(chǎn)生被認(rèn)為是導(dǎo)致CQ3有強(qiáng)烈的解聚集能力的誘因。因此，除了強(qiáng)的結(jié)合能力，與Asp23之間強(qiáng)的H鍵作用也將作為尋找目標(biāo)藥物考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素。同時(shí)，藥物CQi自身的結(jié)構(gòu)特征也很重要。首先，CQ1、CQ2到CQ3極性上的順次增加導(dǎo)致了其與Aβ40中的NT區(qū)域相互作用能力和可能性增加，這對(duì)抑制由Cu2+螯合而引起的Aβ蛋白聚集有很大的促進(jìn)作用。第二，CQi的苯酚環(huán)和苯噻咪唑環(huán)能夠克服其活化能壁壘(~16kJ/mol)沿著分

5、子中C7-N14鍵靈活旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)與周圍Aβ40殘基最大匹配和作用。CQi分子的結(jié)構(gòu)上的這種特點(diǎn)為我們選擇、改性藥物提供了一種新的思路。
　　對(duì)Aβ蛋白自聚集導(dǎo)致的錯(cuò)誤折疊，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，丹參酮1(TS1)有很好的抑制效果，但是其作用的確切機(jī)制不是很清楚。另外，由于TS2（R基團(tuán)含有兩個(gè)-CH3）的作用效果不如TS1（R基團(tuán)含有一個(gè)-CH3），意味著R基團(tuán)扮演著關(guān)鍵角色，即減少疏水的R基團(tuán)有可能促進(jìn)TS的抑制效果。為此，我們還設(shè)計(jì)了R

6、基團(tuán)為H原子的衍生物TS0，以期有更好的發(fā)現(xiàn)。于是我們使用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了 Aβ40/42單體及五聚體在有無TS1/TS0時(shí)的作用過程。模擬結(jié)果顯示TS1分子雖然能夠增加Aβ40中β-sheet的含量，卻能夠破壞D23-K28鹽橋的作用，并且與Aβ40蛋白有大的結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)Aβ42則通過減少β-sheet含量，破壞鹽橋作用，增大結(jié)合強(qiáng)度來抑制其聚集。較Aβ40，TS1在Aβ42上的作用效果更好一些。而TS0分子則對(duì)Aβ40的結(jié)合強(qiáng)度

7、、β-sheet的含量影響不大，表明其作用效果不是很明顯。對(duì)Aβ42來說，其結(jié)合強(qiáng)度也不大，但卻高于其在Aβ40上的作用，而且明顯減少了β-sheet的含量，表明對(duì)Aβ42有很好的抑制作用。對(duì)于Aβ40和Aβ42單體(mAβ40/42)，TS1分子通常作用在芳環(huán)殘基、帶電殘基和疏水性殘基周圍，范德華力和靜電力是其主要的驅(qū)動(dòng)力。而TS0分子則更傾向于作用在帶電殘基周圍，如D7/D23等，所以對(duì)穩(wěn)定纖維結(jié)構(gòu)的鹽橋D23-K28影響甚大。雖然

8、在芳環(huán)殘基和疏水性殘基處也有作用，但明顯小于 TS1分子，其靜電作用是其主要的驅(qū)動(dòng)力。這也與 Aβ40/42五聚體(pAβ40/42)的作用方式相似。另外，我們也計(jì)算了五聚體體系中鹽橋的穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在五聚體體系中，除了pAβ42-TS0體系外，D23和K28鹽橋之間距離均變遠(yuǎn)，表明對(duì)鹽橋的穩(wěn)定性減弱。而在pAβ42-TS0體系中，其可能是由于其構(gòu)型發(fā)生了扭曲，導(dǎo)致turn區(qū)域彎曲程度變大，D23與K28殘基之間的距離變近。除此之外，