多肽错误折叠过程的红外光谱探针研究

多肽和蛋白的错误折叠与包括II型糖尿病和阿尔茨海默病在内的许多疾病密切相关，研究错误折叠这一过程对这类疾病的预防和治疗具有十分重要的意义。本课题创新性地利用红外光谱探针技术研究与II型糖尿病相关的胰淀素和与阿尔茨海默病相关的beta-淀粉样肽的错误折叠过程。应用化学方法对与胰淀素和beta-淀粉样肽相关的模型多肽上的半胱氨酸侧链巯基进行化学修饰，引入对多肽微扰小的小体积硫氰酸基红外光谱探针。应用红外光谱对这一光谱探针的谱学特征在多肽错误折叠过程中的变化进行全程实时跟踪，并应用多种谱峰分析技术以获取与多肽错误折叠机理有关的微观结构信息，包括在多种环境条件下多肽错误折叠过程中中间体存在的谱学证据及结构和多肽氨基酸序列中起重要作用的关键区域和关键位点。期望通过对红外光谱探针这一新兴技术的创新性应用，发现新的多肽聚集体结构和获得新的关键区位信息，从而有助于这两种疾病的预防，治疗和药物设计。

多肽和蛋白的错误折叠与包括阿尔茨海默病和II 型糖尿病在内的许多疾病密切相关，研究错误折叠这一过程对这类疾病的预防和治疗具有十分重要的意义。本课题利用红外光谱并结合探针技术从多肽错误折叠聚集体的微观局域结构和整体二级结构两个方面进行红外光谱研究。我们发展了一种适合淀粉样易聚集多肽的硫氰酸基红外探针标记方法。我们利用红外技术并结合原子力显微技术捕获了非纤维多聚体存在的谱学证据并提出能够利用红外光谱确定聚集体的具体折叠形式。我们的红外差谱证据表明纤维聚集体和非纤维多聚体可以具有完全不同的折叠结构。我们还研究了不同关键位点处侧链基团在错误折叠过程中的微观差异，发现不同位点上的探针在多聚体形成过程中有明显差异。此外，在蛋白质和多肽红外光谱测量技术方面也有一些创新性进展，我们发展了一种简便的适合蛋白二级结构研究的吹扫装置，提出了可以用简单的红外差谱技术实现对聚集体形成与否的准确判断而不必依赖于可能导致假阳性的染料荧光方法。总体而言，通过此课题研究，我们建立了应用红外光谱技术以及红外探针技术研究多肽和蛋白错误折叠聚集的基本分析方法。这一方法的核心基于三点：（一）红外以及探针对不同聚集体结构高度敏感，不同聚集体一定具有不同红外指纹；（二）红外光谱能够区分平行和反平行的折叠结构；（三）简单的红外差谱可以提供有效的结构信息。我们认为本课题中建立的方法和思路为今后红外光谱应用于蛋白和多肽错误折叠机理的深入研究打下了良好的基础。