蛋白质错误折叠机理及其电化学特性研究

蛋白质错误折叠是指蛋白质的空间结构发生某些异常的变化，从而引起蛋白质许多性质的改变，甚至某些疾病的发生。本项目的主要研究目的是阐明蛋白质错误折叠与其电化学特性的内在关系及机制，建立蛋白质错误折叠的电化学检测方法。以免疫球蛋白和朊蛋白为对象，以电化学方法为手段，结合光谱技术及理论计算研究蛋白质错误折叠与其电化学特性的关系及规律；研究蛋白质错误折叠及重折叠的方法，阐明不同条件下蛋白质错误折叠的机理；研究靶向分子（包括药物分子、蛋白质分子等）对蛋白质错误折叠及重折叠过程的影响及机制，揭示处于不同错误折叠程度的蛋白质与特定靶向分子相互作用的差异及规律；研究错误折叠蛋白质与病变蛋白质电化学特性的差异。本项目的研究结果不仅有助于进一步了解蛋白质空间构象与其功能的关系，在分子水平上解释某些疾病的致病机制，还可为人们对这些复杂疾病开展更基础的研究、寻找合适的治疗方法及开发新的治疗药物等提供理论指导。

本项目研究了蛋白质错误折叠及其电化学特性的关系与机制；建立了蛋白质错误折叠的电化学检测方法。研究结果不仅有助于进一步了解蛋白质空间构象与功能的关系，在分子水平上解释某些疾病的致病机制，还可为人们对这些复杂疾病开展更基础的研究、寻找合适的治疗方法及开发新的治疗药物等提供理论指导。主要研究结果如下：..1、纳米材料对蛋白质构象的影响.（1）氧化石墨烯（GO）对GOx构象的影响：GO能使GOx的结构均发生很大的变化、能诱导GOx的活性中心FAD基团暴露于溶剂中、Trp残基转移到更疏水的环境中、以及使GOx的α–螺旋结构向β–折叠结构转变，导致GOx的去折叠；进而使GOx对葡萄糖的催化活性显著降低。提出了GOx在GO表面的吸附模式用于解释其构象发生的原因。.（2）金纳米颗粒（AuNPs）对Hb构象的影响：AuNPs能使Hb的血红素（Heme）中心从疏水口袋中暴露出来，二级结构发生扰动，引起Hb的去折叠，进而致使Hb的电子转移速率增加。.2、有机小分子对蛋白质构象的影响.（1）胍离子（Gdm）与GOx作用模式的理论模拟：Gdm进入GOx分子的活性口袋，其作用力主要是静电作用以及与氢键作用；Gdm的进入使FAD分子中的烷基链发生了很大程度扭曲，同时对FAD周围氢键也有影响，不但使一些氢键的强度降低，甚至消失，而且使另一些氢键形成。 .（2）抗癌药物5-氟尿嘧啶（FU）与人血清白蛋白（HSA）的作用微环境机制：阐明了FU与HSA的作用方式、作用位点以及作用过程中Trp214周围微环境的改变；FU只能与HSA分子的IIA域作用，于Trp214附近，改变Trp214周围的微环境，使Trp214周围的疏水性能增加。.3、基本环境对蛋白质构象及电子转移性能的影响.光谱及理论计算研究表明在酸性或碱性溶液中Mb的二级结构及Heme中心周围的环境发生的变化，强酸性及强碱性能使与Fe共价链接的His93发生了断裂，Heme从Mb分子的疏水口袋中脱落，暴露在溶剂中，进而影响MB的电子转移性能。