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生物大分子體系超快光譜研究取得進(jìn)展

[2011/4/21]

　　最近，美國《國家科學(xué)院院刊》以通訊形式刊登了中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所莊巍研究組在“使用手性誘導(dǎo)二維紅外光譜中仿真手段分辨初期Aβ42的單體結(jié)構(gòu)”研究中取得的新進(jìn)展。

　　老年癡呆癥的主要致病原因被認(rèn)為是致病蛋白(Aβ蛋白)誤折疊后形成纖維狀聚集體并在腦部產(chǎn)生淀粉樣沉淀。研究表明，在誤折疊過程早期，Aβ42單體由多種構(gòu)象混合而成，這些物種可以按照在特定區(qū)域內(nèi)典型的特征構(gòu)型進(jìn)行分類。理解這一高度無序的構(gòu)象組合在纖維化早期如何轉(zhuǎn)化為均一有序的β結(jié)構(gòu)并發(fā)生聚集，對于深入研究老年癡呆癥的致病機(jī)理有重要意義。然而盡管這些物種的結(jié)構(gòu)特征不同，但常用的譜學(xué)技術(shù)對于Aβ蛋白誤折疊早期階段動力學(xué)現(xiàn)象研究存在顯著不顯。

　　莊巍等人運用分子動力學(xué)模擬并結(jié)合二維紅外光譜，研究了上述物種的結(jié)構(gòu)、互變動力學(xué)以及它們的光譜特征。結(jié)果表明，常用的有序參數(shù)對Aβ42單體的不同構(gòu)象并不敏感，而普通的非手性二維紅外信號的分辨率也因其對一般有序參數(shù)固有的依賴性而受到限制;而某些精心設(shè)計的脈沖序列，由于其對與蛋白各種單體構(gòu)象手性差異的高度敏感，原則上能夠?qū)⑦@些單體結(jié)構(gòu)分辨出來。這一類手性誘導(dǎo)技術(shù)可以被理解為是圓二色光譜技術(shù)(CD)在非線性光譜技術(shù)領(lǐng)域的拓展，具有比CD更高的光譜分辨率和超高時間分辨率，而能夠追蹤在誤折疊過程中各單體組分含量的變化。這項理論模擬研究展示了手性誘導(dǎo)(CI)二維紅外技術(shù)在考察Aβ42聚合過程的潛力，該研究策略有望成為一種新的實驗技術(shù)。此工作在生物醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域，特別是在理解老年癡呆癥等相關(guān)疾病致病機(jī)理方面具有重要意義。

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的資助。