若干醌类及其衍生物对蛋白质淀粉样聚集的影响

发布时间：2017-10-09 16:36

  本文关键词：若干醌类及其衍生物对蛋白质淀粉样聚集的影响

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【摘要】：淀粉样聚集是蛋白质错误折叠形成以p折叠为特征的寡聚体并进一步形成纤维结构的过程,聚集蛋白将丧失正常活性并引起细胞功能异常和毒性反应。对淀粉样聚集的毒性机制研究发现,聚集过程中形成的寡聚体和纤维可能通过细胞膜瓦解、内质网应激和氧化应激等途径引起细胞凋亡,这些毒性作用将进一步导致多种疾病,如：神经退行性疾病中的阿尔兹海默症(Alzheimer's disease, AD)、帕金森氏症(Parkinson's disease, PD)以及代谢疾病中的2型糖尿病(type2diabetes mellitus, T2DM)等。与这些疾病相关的致病性蛋白α突触核蛋白(a-synuclein, a-syn)、p淀粉样肽1-42(p-amyloid1-42, Aβ42)和胰岛淀粉样多肽(islet amyloid polypeptide, IAPP)均已作为聚集模型用于淀粉样聚集的研究。 抑制淀粉样聚集过程被认为是相关疾病防治的重要策略,目前已有大量研究致力于寻找聚集抑制剂,以期发现有效的治疗药物。多酚类化合物是一类被广泛研究的小分子抑制剂,其中部分化合物已经作为阿尔兹海默症的治疗药物进入临床试验阶段。作为多酚类化合物的氧化形态,醌类化合物也广泛存在于药用植物中,比如中药大黄中就富含蒽醌类化合物,但目前基于醌类化合物的研究仍多针对其抗菌和抗癌作用,醌对淀粉样聚集的作用和机制研究仍不普遍。 胰岛素是用于糖尿病治疗的常用降糖药物,并不属于致病性蛋白,但胰岛素在特定体外条件下也会产生典型的淀粉样聚集,对其储药和临床使用造成影响。在聚集机制和抑制剂的研究中,胰岛素也成为了常见的聚集模型。本课题的第一部分研究利用胰岛素模型评价了4种简单醌(苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌)对淀粉样聚集的抑制作用,包括聚集动力学模拟和毒性模拟。同时,也考察了4种大黄蒽醌衍生物在聚集模型中的作用,为天然蒽醌化合物在淀粉样聚集中的应用研究提供基础。对于其中作用最为突出的萘醌,则进一步用a-syn和Aβ42这两种致病性蛋白模型考察其广谱抑制作用。 对萘醌衍生物的研究选取了亚硫酸氢钠甲萘醌(MSB)作为目标化合物。MSB是一种维生素K类药物,可参与凝血酶合成、缓解维生素K缺乏并有一定镇痛作用。MSB属于人工合成的维生素K3衍生物,也是一种萘醌衍生物,相较于天然维生素K1和K2,MSB具有更好的水溶性并更易吸收。基于胰岛素模型中萘醌对聚集所表现出的显著抑制效果,推测MSB可能也是具有潜力的淀粉样聚集抑制剂。此部分研究内容在a-syn和Aβ42两种聚集模型中探讨了MSB对淀粉样聚集的作用,并通过转基因线虫模型进一步分析其抑制效果。 论文的结果可为淀粉样聚集抑制剂的研发提供可能的活性分子骨架,并为聚集抑制剂作为潜在治疗药物的应用提供理论依据。
【关键词】：淀粉样聚集 胰岛素 α突触核蛋白 β淀粉样肽 聚集抑制剂 醌 蒽醌衍生物 萘醌 亚硫酸氢钠甲萘醌
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.16
【目录】：

• 目录4-8
• 主要~.略词8-10
• 中文摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 绪论14-27
• 1. 淀粉样聚集的机制15-16
• 2. 淀粉样聚集的毒性16-17
• 3. α突触核蛋白和突触核蛋白病17-20
• 4. β淀粉样肽和阿尔兹海默症20-23
• 5. 胰岛素淀粉样聚集模型23-24
• 6. 淀粉样聚集的线虫模型24-25
• 7. 淀粉样聚集抑制剂25-27
• 第二章 若干简单醌及天然蒽醌衍生物对胰岛素淀粉样聚集的影响27-46
• 1. 前言27-29
• 2. 实验材料和仪器29-30
• 2.1. 实验原料29
• 2.2. 试剂及耗材29
• 2.3. 实验仪器29-30
• 3. 实验方法30-34
• 3.1. 胰岛素聚集样品制备30-31
• 3.2. 硫磺素T(ThT)荧光检测31-32
• 3.3. 圆二色光谱(CD)检测32
• 3.4. 分子排阻色谱(SEC)分析32
• 3.5. 动态光散射(DLS)分析32-33
• 3.6. 透射电子显微镜(TEM)分析33
• 3.7. 溶血实验33
• 3.8. 统计学分析33-34
• 4. 实验结果34-43
• 4.1. 醌影响胰岛素淀粉样聚集动力学34-36
• 4.2. 醌抑制胰岛素寡聚体形成36-39
• 4.3. 醌抑制胰岛素寡聚体粒径增长39-40
• 4.4. 醌延缓胰岛素聚集的结构转变40-41
• 4.5. 醌抑制胰岛素毒性聚集体的产生41-43
• 5. 讨论与总结43-46
• 第三章 亚硫酸氢钠甲萘醌对α突触核蛋白聚集的抑制作用46-70
• 1. 前言46-47
• 2. 实验材料和仪器47-52
• 2.1. 实验原料47
• 2.2. 试剂及耗材47-49
• 2.3. 相关试剂配制49-51
• 2.4. 实验仪器51-52
• 3. 实验方法52-58
• 3.1. α-syn表达纯化52-53
• 3.2. α-syn聚集样品制备53
• 3.3. 硫磺素T(ThT)荧光检测53
• 3.4. 点杂交(Dot-blot)分析53-54
• 3.5. 圆二色光谱(CD)检测54
• 3.6. 透射电子显微镜(TEM)分析54
• 3.7. 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析54
• 3.8. 蛋白质光催化交联(PICUP)54-55
• 3.9. NL5901线虫培养及荧光分析55-56
• 3.10. NL5901线虫点杂交56
• 3.11. POPG膜制备及膜泄漏实验56
• 3.12. 统计学分析56-58
• 4. 实验结果58-68
• 4.1. α-syn表达纯化58
• 4.2. MSB抑制α-syn淀粉样聚集过程58-61
• 4.3. MSB不影响α-syn二级结构转变61-62
• 4.4. MSB抑制α-syn寡聚化62
• 4.5. MSB抑制α-syn聚集纤维形成62-65
• 4.6. MSB对线虫α-syn表达和聚集的影响65-66
• 4.7. MSB抑制α-syn毒性聚集体的产生66-68
• 5. 讨论与总结68-70
• 第四章 亚硫酸氢钠甲萘醌对β淀粉样肽1-42聚集的作用70-87
• 1. 前言70
• 2. 实验材料和仪器70-72
• 2.1. 实验原料70-71
• 2.2. 试剂及耗材71
• 2.3. 相关试剂配制71
• 2.4. 实验仪器71-72
• 3. 实验方法72-76
• 3.1. Aβ42聚集样品制备72-73
• 3.2. 硫磺素T(ThT)荧光检测73
• 3.3. 圆二色光谱(CD)检测73
• 3.4. 透射电子显微镜(TEM)分析73
• 3.5. 点杂交(Dot-blot)分析73-74
• 3.6. 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析74
• 3.7. CL2120线虫培养及荧光分析74
• 3.8. CL2120线虫点杂交74-75
• 3.9. 膜泄漏实验75
• 3.10. 统计学分析75-76
• 4. 实验结果76-85
• 4.1. MSB抑制Aβ42淀粉样聚集76-78
• 4.2. MSB抑制Aβ42结构转变78-79
• 4.3. MSB抑制Aβ42寡聚化79-80
• 4.4. MSB抑制Aβ42聚集纤维形成80-82
• 4.5. MSB抑制线虫Aβ42表达和聚集82
• 4.6. MSB抑制毒性Aβ42聚集体的形成82-85
• 5. 讨论与总结85-87
• 第五章 全文总结与展望87-90
• 参考文献90-106
• 综述106-136
• 参考文献123-136
• 攻读学位期间发表论文目录136-137
• 致谢137

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本文编号：1001282