酪氨酸硝基化对hIAPP聚集性质的影响研究

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2型糖尿病(Type 2 diabetes,T2D)最重要的病理特征之一是人胰岛淀粉样多肽(human islet amyloid polypeptide,hIAPP)发生聚集。研究结果显示,hIAPP单体发生错误折叠后产生的寡聚体和纤维具有一定的细胞毒性,会导致胰岛β细胞的丧失,进一步引发2型糖尿病。此外,高血糖条件下往往诱发氧化和氮化应激,此环境可能导致hIAPP中酪氨酸发生硝化,生成硝基化的hIAPP(3NT-hIAPP)。我们前期研究表明,虽然3NT-hIAPP抑制了hIAPP聚集成为纤维的能力,但却加剧了其诱导的细胞毒性。因此,本文采用了荧光探针、瑞利光散射、动态光散射、荧光显微镜、核磁共振氢谱(~1H-NMR)、Zeta电位检测等技术,研究二者在聚集方面的差异性及其产生差异性的原因,为进一步阐明T2D发病机理提供理论基础。主要研究成果如下:(1)通过对二者聚集特性比较,发现二者的迟滞时间差异性相近,但增长期进一步成长为纤维的速率存在一定的差异。具体为3NT-hIAPP在增长期的速率显著慢于hIAPP。对应的,我们发现,在聚集过程中,3NT-hIAPP形成聚集物的尺寸始终小于hIAPP,且其形成聚集物的形貌多为小尺寸的非纤维状聚集物,显著不同于hIAPP形成的纤维状聚集物。(2)通过对二者聚集差异性的原因进行分析研究,发现二者单体及其寡聚物所带的电荷以及形成低聚物的结构是造成该差异的主要原因。通过Zeta电位实验,我们发现,hIAPP硝化后,其表面电荷发生改变使其电位绝对值下降,进一步降低了其类“胶体”聚集中间体的稳定性,使其不易聚集成长为纤维;通过~1H-NMR实验,我们进一步发现硝化后的hIAPP,其聚集形成的低聚物具有较为松散的肽链,这种独特结构是使3NT-hIAPP不易聚集成长为纤维的另一重要原因。
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