【摘 要】
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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以近期记忆障碍为主要临床症状、以淀粉样斑和神经元纤维缠结为主要病理改变的神经退行性疾病,β淀粉样沉淀是该症状的主要病理特征。针对β淀粉样蛋白(Aβ)的聚集抑制剂进行了一系列的研究。潜在抑制剂WGX-50是我们利用药物分子设计软件在数据库中进行计算机辅助虚拟筛选所得,是花椒中的一种活性成分,具有一定的药效。体外实验表明WGX-50不仅
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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以近期记忆障碍为主要临床症状、以淀粉样斑和神经元纤维缠结为主要病理改变的神经退行性疾病,β淀粉样沉淀是该症状的主要病理特征。针对β淀粉样蛋白(Aβ)的聚集抑制剂进行了一系列的研究。潜在抑制剂WGX-50是我们利用药物分子设计软件在数据库中进行计算机辅助虚拟筛选所得,是花椒中的一种活性成分,具有一定的药效。体外实验表明WGX-50不仅能够改善学习和记忆能力,还对Aβ聚集有较强的抑制作用。为了阐述WGX-50对Aβ聚集抑制作用的具体机理,我们继而进行了一系列的分子模拟研究。首先,针对Aβ在水环境中的聚集形态,构建了Aβ五聚体+WGX-50复合物的MD模拟体系。经过150 ns的重复模拟,发现了三个可能的结合位点,其中两个位于Aβ五聚体表面,一个在疏水核内部(结合位点C)。在结合位点C处,WGX-50通过疏水相互作用稳定的结合在Ile32-Leu34侧链附近。WGX-50通过对疏水核心的干扰,不但引起了Aβ五聚体的形变,还严重影响了β折叠片层间的疏水作用、链与链间的氢键作用、环区的Asp23-Lys28盐桥作用。这三个作用力是稳定Aβ五聚体结构最重要的因素,WGX-50对这些作用力的破坏,使得Aβ五聚体结构不再稳定,无法继续聚集生长,从而起到了对Aβ聚集的抑制作用。其次,根据Aβ在膜环境中不同之前的聚集形态,利用不同的分子力场构建了Aβ十六聚体环形通道+WGX-50复合物的MD模拟体系。模拟发现Aβ通道的外径和孔径都与实验数据范围一致,而添加了小分子WGX-50后,复合体系中Aβ通道结构发生了显著变化。其中组成孔道(pore)的N端β束变得不稳定,Aβ的内孔道急剧缩小,整个通道趋于塌陷(collapse)。这些数据都表明了WGX-50对Aβ通道的结构稳定有很大的破坏。Aβ通道体系中,在带负电荷的Glu22侧链附近形成阳离子环,从而产生了明显的离子流。然而WGX-50能够显著削弱了Glu22与阳离子,尤其是Ca2+的相互作用,阻碍了穿过孔道的离子流,防止细胞内过高的Ca2+浓度,从而抑制了Aβ通道产生的细胞毒性。全文主要创新在于,通过对两个不同环境体系下的全原子分子动力学模拟,研究了天然小分子WGX-50对Aβ在水/膜两种环境下的不同聚集体产生的抑制作用,系统的阐述了AD的淀粉样级联假说中指出的两种Aβ致病机理的分子动力学研究。
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