淀粉样蛋白聚集结合位点特性及其对实验动物的治疗研究

Amyloid aggregation incurs more than 25 amyloidoses, including Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD). Alzheimer's disease (AD) is characterized by progressive memory loss due to extracellular senile plaques and intracellular neurofibrillary tangles, while PD exhibits the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra and the accumulation of Lewy bodies. Patients having AD or PD place a great burden on caregivers. So far, the targeted deletion of etiology for treatment is deficiency. Various amyloids with different amino acid sequences assembly into aggregates with similar structure, such as the cross beta-sheets perpendicular to the long fiber axis. But,the mechanism of amyloid aggregation remains unclear. In our previous studies, the first epitope (named PEMX) for amyloid aggregation was obtained. In present project, we will investigate the effect of PEMX on the aggregation and cytotoxicity of various amyloids in vitro and then treat AD or PD transgenic mice using PEMX and detect the symptoms and pathology in mice. To investigate the mechanism of amyloid aggregation, nuclear magnetic resonance spectroscopy will be used to study the structure of PEMX dimmer. In summary, the present project will testify the effect of PEMX on the aggregation and toxicity of amyloids in vitro and in vivo, and explore the aggregation mechanism to provide the basis for further drug design.

淀粉样蛋白聚集物是包括阿尔茨海默病（俗称老年性痴呆，AD）和帕金森病(PD)在内的二十余种疾病发生的主要诱因。该类疾病已给社会和家庭带来极大的负担，至今尚无针对病因的有效治疗方法。具有不同氨基酸序列的多种淀粉样蛋白可聚集形成含有相似结构的聚集物，但其聚集机理尚不明确。在之前的研究中，我们获得了淀粉样蛋白聚集时的结合位点多肽，该位点为多种淀粉样蛋白所共有,在国际上尚未见报道。本申请项目拟首先在体外探讨该位点多肽对多种淀粉样蛋白聚集和细胞毒性的影响，进而研究它对AD和PD转基因小鼠的治疗作用，检测动物的疾病症状和病理变化。同时，以该位点为研究对象应用核磁共振技术探讨淀粉样蛋白聚集时分子基团的相互作用，研究淀粉样蛋白的聚集机理。通过本申请项目的研究希望证实该聚集位点多肽对AD、PD等淀粉样蛋白疾病的治疗作用，并揭示淀粉样蛋白聚集的机理。

淀粉样蛋白疾病包括阿尔茨海默病（AD）和帕金森病(PD)在内的二十余种疾病发生是由其相应的淀粉样蛋白聚集引起的。淀粉样蛋白疾病已给人类带来极大危害，至今尚无针对病因的有效治疗方法。多种具有不同一级序列的淀粉样蛋白可聚集形成含有相似结构的聚合物，但其聚集机理尚不明确。在之前研究中，我们在国际上首次获得了淀粉样蛋白聚集时的结合位点多肽X5，该多肽为多种淀粉样蛋白所共有。本项目研究中，我们应用丙氨酸扫描技术、ELISA和表面等离子共振技术（SPR）测定了X5中各氨基酸对淀粉样蛋白聚集结合的贡献大小，获得了关键氨基酸序列。应用分子动力学模拟技术测定了X5以及X5与Aβ单体结合的特性，发现X5的色氨酸残基能够与Aβ单体的31号位异亮氨酸以及34号位亮氨酸残基形成的疏水口袋结合。进一步地研究表明，X5可显著降低Aβ42、PrP106-126、α-synuclein、Amylin和lysozyme的聚集，明显降低淀粉样蛋白的细胞毒性，抑制Aβ42介导的ROS、NO的产生和Ca2+的失衡作用，并且可显著增强AD转基因小鼠的记忆力，显著降低AD转基因小鼠脑部老年斑，降低脑部的Aβ水平和炎症反应。我们还将X5对PD转基因小鼠进行了治疗，结果表明，X5能够显著降低PD小鼠的后肢紧抱程度，改善PD转基因小鼠的运动协调性，缓解小鼠的焦虑症状。同时也可以显著改善PD小鼠的学习记忆能力，修复小鼠脑内受损的多巴胺能信号通路，降低PD小鼠脑中α-syn水平及寡聚体水平和炎症水平。通过本申请项目的研究，我们揭示了淀粉样蛋白聚集的机制，证实了该聚集位点多肽对AD、PD等淀粉样蛋白疾病的治疗潜力，为治疗该类疾病的药物设计奠定了基础。通过本项目的研究在国际知名学术刊物上发表SCI论文7篇，其中影响因子大于5的3篇，1区论文4篇；申请国家专利2项，国际PCT专利1项；培养博士生2 人，硕士生5人。