TIA1蛋白聚集的小分子抑制剂筛选及其机制研究

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蛋白质的液液相分离(liquid-liquid phase separation,LLPS)被认为是将蛋白质和核酸等大分子组成无膜细胞器(如细胞质中的应激颗粒)的重要方式。当蛋白质的相分离过程发生异常时,会转变为不可逆的蛋白质聚集体,即淀粉样纤维。神经退行性疾病表现为选择性神经元群体不可逆转的进行性丧失,主要特点就是蛋白质聚集体在患者的大脑和脊髓中的积累,给有效治疗带来了比较大的困难。因此,抑制淀粉样蛋白聚集可能是神经退行性疾病治疗干预的一种可行策略。近几十年来,一些小分子化合物被广泛研究,它们被认为是一种重要的治疗和预防手段,能有效地抑制淀粉样蛋白聚集过程和相关的细胞毒性。T细胞内抗原1(T cell restricted intracellular antigen 1,TIA1)被证明与多种神经退行性疾病的病理过程相关。在本论文中,首先将五种常用的小分子化合物与TIA1蛋白共孵育,采用硫黄素T实验、共聚焦显微镜技术、浊度实验以及荧光漂白恢复实验,对小分子化合物与TIA1蛋白聚集和相分离的影响进行研究。结果表明黄芩素会使TIA1维持在相分离的液滴状态而不会聚集。接着选用六种黄芩素结构类似物,分别与TIA1蛋白共孵育,研究这六种小分子化合物对TIA1的聚集和相分离的影响,结果显示只有当黄酮类化合物的母环结构中5号、6号和7号位上存在酚羟基时,才会对TIA1有这样的作用。其次分别表达和纯化了TIA1蛋白的两个片段(即TIA1-LCD和TIA1-ΔLCD),确定了黄芩素主要作用于TIA1-LCD。接着用分子模拟和分子对接技术进一步研究黄芩素对TIA1聚集和相分离影响的潜在机制,表明黄芩素主要是通过氢键与TIA1相互作用。综上所述,本研究结果揭示了黄芩素是通过促进TIA1的相分离,使TIA1维持在相分离的液滴阶段从而抑制其聚集。进一步的研究发现黄酮类化合物母环结构5号、6号和7号位上的酚羟基对此作用特别重要,通过分子动力学发现黄芩素对TIA1蛋白作用的潜在机制是通过氢键来实现的。这一发现为蛋白质聚集途径的抑制提供了新的思路,也为之后抑制剂的研究奠定了一定基础。
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