淀粉样变性,即蛋白质或肽单体向淀粉样原纤维的自我繁殖,与神经退行性疾病的不可治愈的发病机制有关,如朊病毒病。朊病毒疾病是发生于人类和各种脊椎动物的致命神经退行性疾病,可在相同或不同物种的个体之间传播。朊病毒疾病发病机制中的关键事件是细胞朊病毒蛋白的构象转化为错误折叠形式的朊蛋白。错误折叠形式的朊蛋白与富含α螺旋结构的细胞朊病毒蛋白不同之处在于:错误折叠形式的朊蛋白本质上是寡聚形式的,且具有丰富的β片状结构。目前越来越多的证据显示朊病毒疾病传播性和致病性与朊病毒蛋白结构的变化紧密相关,这些研究也让人们对朊病毒的传播有了新的认识,但它们具体的转化机制目前并没有在研究中清楚的指出。由于分子动力学模拟不仅能提供丰富的动力学信息,而且能轻松地构造和模拟结构转变所必需的环境,所以它已成为研究结构变化的最重要方法之一。基于这些优点,我们将通过分子动力学模拟来对朊蛋白进行深入研究,具体内容包括:第一部分:为了解螺旋上的突变诱导朊病毒蛋白聚集的基本原理,首先对野生型和三种不同的突变体在水溶液中分别进行了500ns的分子动力学模拟。两种单点突变,分别与CJD和GSS相关的V180I和H187R,和一个双点突变(180和187号残基同时突变)。我们的模拟结果表明,这三种突变对朊蛋白的动力学性质有不同的影响。V180I突变体的螺旋2上N端残基周围的高波动导致螺旋2上的氢键减少,折叠区域之间氢键数量的增加促进了β折叠的生成。同时,H187R和双点突变中部分盐桥的缺失会导致朊病毒蛋白的亚结构域出现分离现象,这将加速细胞朊病毒蛋白转化为错误折叠形式的朊蛋白。此外,对于这三种突变,溶剂可及表面积和回旋半径中都出现了类似的变化,表明构象空间缩小,结构开始变得紧凑,这可能就是导致蛋白质发生错误折叠的原因。第二部分:这里,为了阐明乙醇对人类朊病毒蛋白结构稳定性的影响,采用分子动力学模拟来分析人类朊蛋白在乙醇溶液和水溶液环境下的构象变化和动力学特征。结果表明,在高温环境中二级结构的β折叠更容易发生延伸现象,α螺旋结构也更容易被破坏。在500K的温selleck MK-2206度下,乙醇能够消除蛋白之间的疏水相互作用,从而使蛋白内部氢键保持稳定,这也就保护了蛋白质的二级结构。同时,乙醇在高温情况下,也抑制了β片的增加,有效的阻止了selleckchem Dibutyryl-cAMP朊蛋白向着病变状态的加速转化。第三部分:为了研究一元醇是否对突变V210I结构稳定性产生影响,利用分子动力学方法研究了乙醇溶液中单点突变V210I和水溶液中单点突变V210I中不同的动力学特征。结果表明,尽管模型整体的三维结构在模拟过程中保持相对不变,但V210I会破坏朊蛋白的局部结构以及整体灵活性,同时也改变朊蛋白的二级结构。另一方面,与其他两组模拟相比,乙醇分子的存在会促进总体的稳定性,也在二级结构、溶剂可及表面积和盐桥中表现出良好的动力学性质,表明乙醇分子能够缓解突变人类朊病毒蛋白所带来的错误折叠。总的来说,乙醇分子对人类朊病毒蛋白的内部结构具有稳定作用,可以给未来朊病毒蛋白的治疗提供一个重要的参考。综上所述,在我们的工作中,通过研究不同系统的和不同环境的朊medial gastrocnemius蛋白,比较朊蛋白的热稳定性和动力学运动,这可以更深入地了解朊病毒蛋白的致病机制,为后续的朊病毒病的治疗提供一定的参考价值。