环肽LVFFARK对淀粉样β蛋白聚集的抑制作用研究

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1、环肽LVFFARK对淀粉样β蛋白聚集的抑制作用研究StudyofCyclicPeptideLVFFARKontheInhibitionofAmyloidβProteinAggregation学科专业：生物化工研究生：马帅指导教师：董晓燕教授天津大学化工学院二零一七年十二月独创性声明？木人声叫所？交的学位论义足本人在导师指导下进行的研宂工作和取得的研宂成果．除ｒ义屮特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果，一也不包含为获拊天本大学或其．他教荇机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的冋志对本研宂所做的任

2、何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作齐签名：签字曰期：２０／年Ｕ月＾曰？学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复刺手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名导师签名：：签字日期年／■？月彳日签字日期以年Ｑ月日／摘要阿尔兹海默氏症（Alzheimer’sd

3、isease，AD）是老年痴呆症的最主要发病形式，而β-淀粉样蛋白（amyloidβprotein，Aβ）的错误折叠和聚集是AD的重要诱因。因此，抑制Aβ聚集是一种有临床应用前景的阻止AD发生和治疗AD的策略。实验室在前期研究中，基于对Aβ全长序列氨基酸的分析，在Aβ17-21片段的基础上，设计了一种七肽抑制剂LVFFARK（LK7）。但是，虽然LK7在抑制Aβ的聚集上表现出一定的效果，但其易于自聚集，并且聚集体具有很强的细胞毒性，从而阻碍了其进一步开发和应用。因此，本研究针对LK的上述缺陷，提出将LK7通过首尾环化改造，设计得到环肽LK7（cLK

4、7），通过实验研究详细考察了其理化性质和对Aβ40聚集的抑制作用。研究结果发现，cLK7展现出明显不同于LK7的自聚集特性。LK7容易自聚集成细长的致密的纤维状聚集体，而cLK7则聚集成分散的小的球状颗粒。当利用SH-SY5Y和PC-12细胞株考察其对细胞的毒性上发现，cLK7几乎没有细胞毒性；同时，在抵御酶的降解方面，cLK7也比LK7展现了更高的稳定性。另外，结合作用热力学研究表明，在LK7和cLK7与Aβ40的相互作用过程中，静电引力、氢键以及疏水相互作用都发挥了功效，但是由于cLK7与Aβ40的疏水相互作用更强，cLK7与Aβ40的结合亲和

5、力（解离常数KD=5.89μM）比LK7与Aβ40的结合亲和力（KD=48.13μM）提高了8倍。由于这种较强的结合亲和力，使得cLK7能够有效地结合到Aβ40单体上，稳定Aβ40初始的二级结构，有效抑制Aβ40的成核以及聚集过程，引导Aβ40的聚集朝着去路径（off-pathway）方向进行，从而能够显著降低由Aβ聚集引发的细胞毒性。相比之下，LK7仅能在低浓度下展现出一定的抑制Aβ40聚集和细胞毒性的效果。本研究结果表明，在设计以多肽为基础的淀粉样蛋白聚集抑制剂方面，肽的环化是一种能够缓解乃至消除多肽自聚，并显著增加其抑制效果的有效方法。关键词

6、：阿尔兹海默氏症；β-淀粉样蛋白；环肽；抑制作用；蛋白聚集IABSTRACTAlzheimer'sdisease(Alzheimer'sdisease,AD)isthemostcommonformofdementia,andamyloidβprotein’smisfoldingandaggregationisanimportantinducementofAD.InhibitionofAβfibrillationisthusapromisingtherapeuticapproachtothepreventionandtreatmentofAD.Pre

7、viously,wedesignedaheptapeptideinhibitor,LVFFARK(LK7),basedonthefragmentofAβ17-21offull-lengthAβprotein.LK7showspromisinginhibitorycapabilityonAβaggregation,butitwaspronetoself-assemblingandtheaggregateshasstrongcytotoxicity,whichhindersitspracticalapplication.Inordertoimprove

8、theabovedefectsofLK7,inthisstudy,wemodifiedLK7byahead-to-tail