藥物小分子對Aβ40-42聚集的抑制機制研究.pdf

1、淀粉樣蛋白(Aβ)的聚集是形成阿爾茲海默癥的關鍵因素，其主要包括兩種方式，一種為金屬離子誘導的Aβ聚集，一種為Aβ蛋白的自聚集。對于前種聚集方式，金屬離子螯合療法是一種有效的治療方法。對自聚集，天然存在的藥物小分子是其主要的抑制劑。針對這兩種不同的聚集及抑制情況，我們分別進行了研究。
　　對金屬誘導的Aβ聚集，實驗上顯示三種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，因此我們進行了一系列的分子動力學模擬來解釋這種結構變化和多態(tài)性特點，也提出了在高低pH下三種藥物分子對三種Cu2+-Aβ40（均表示為modelx，x=1，2，3）模型的內(nèi)在解聚機制。根據(jù)復合物CQi–modelx(CQi-x，x=1，2，3)的形態(tài)、CQi和相關modelx之間的成鍵強度，被分為插入機制，半插入機

3、制和表面機制。當結合強度超過100kJ/mol， CQi插入或完全埋在modelx中時即為插入機制。在另外兩種機制中，藥物分子通常有弱的結合強度時，只作用在Aβ蛋白的表面或部分插入在Aβ中。有證據(jù)表明，藥物的結合能大小與抑制Aβ聚集和減少毒性呈正相關，因此本研究中提供的結合能強度數(shù)據(jù)能夠為尋找目標藥物提供一個參考。從結合強度的角度看，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)生被認為是導致CQ3有強烈的解聚集能力的誘因。因此，除了強的結合能力，與Asp23之間強的H鍵作用也將作為尋找目標藥物考慮的一個關鍵因素。同時，藥物CQi自身的結構特征也很重要。首先，CQ1、CQ2到CQ3極性上的順次增加導致了其與Aβ40中的NT區(qū)域相互作用能力和可能性增加，這對抑制由Cu2+螯合而引起的Aβ蛋白聚集有很大的促進作用。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，實現(xiàn)與周圍Aβ40殘基最大匹配和作用。CQi分子的結構上的這種特點為我們選擇、改性藥物提供了一種新的思路。
　　對Aβ蛋白自聚集導致的錯誤折疊，實驗中發(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制不是很清楚。另外，由于TS2（R基團含有兩個-CH3）的作用效果不如TS1（R基團含有一個-CH3），意味著R基團扮演著關鍵角色，即減少疏水的R基團有可能促進TS的抑制效果。為此，我們還設計了R

6、基團為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力學模擬研究了 Aβ40/42單體及五聚體在有無TS1/TS0時的作用過程。模擬結果顯示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蛋白有大的結合強度。對Aβ42則通過減少β-sheet含量，破壞鹽橋作用，增大結合強度來抑制其聚集。較Aβ40，TS1在Aβ42上的作用效果更好一些。而TS0分子則對Aβ40的結合強度

7、、β-sheet的含量影響不大，表明其作用效果不是很明顯。對Aβ42來說，其結合強度也不大，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Aβ42有很好的抑制作用。對于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動力。而TS0分子則更傾向于作用在帶電殘基周圍，如D7/D23等，所以對穩(wěn)定纖維結構的鹽橋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動力。這也與 Aβ40/42五聚體(pAβ40/42)的作用方式相似。另外，我們也計算了五聚體體系中鹽橋的穩(wěn)定性。結果發(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，表明對鹽橋的穩(wěn)定性減弱。而在pAβ42-TS0體系中，其可能是由于其構型發(fā)生了扭曲，導致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，