阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）俗稱老年癡呆癥，是一種典型的神經(jīng)退行性疾病，主要病理特征是腦萎縮和腦細(xì)胞死亡。該病自1906年被首次報(bào)道以來已有百年之久，目前仍未完全明確其發(fā)病機(jī)制，針對各種發(fā)病機(jī)制假說（如β淀粉樣蛋白級聯(lián)學(xué)說、Tau蛋白異常磷酸化學(xué)說、膽堿能學(xué)說、神經(jīng)炎癥等）的藥物研發(fā)目前也僅有Aducanumab、Lecanemab被美國FDA批準(zhǔn)上市。Aducanumab、Lecanemab是通過清除AD患者大腦內(nèi)β淀粉樣斑塊而發(fā)揮作用的單克隆抗體藥物。研究表明，人體內(nèi)轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）對AD具有神經(jīng)保護(hù)作用，這種神經(jīng)保護(hù)作用能夠延緩AD的疾病進(jìn)程。

轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）負(fù)責(zé)甲狀腺素和視黃醇在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)工作。正常情況下，TTR是一種同源四聚體蛋白，其四聚體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。但當(dāng)TTR四聚體解離成單體后，TTR單體會迅速發(fā)生錯(cuò)誤折疊并聚集形成淀粉樣纖維，最終導(dǎo)致TTR淀粉樣變性，如淀粉樣心肌癥。盡管TTR的錯(cuò)誤折疊與TTR淀粉樣變性密切相關(guān)，但多項(xiàng)證據(jù)表明，TTR對AD具有神經(jīng)保護(hù)作用。那么，TTR與Aβ二者作用的詳細(xì)機(jī)制如何？是否可為TTR神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制的抗AD藥物設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)？

The initial structures for protein-protein docking

針對轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）和Aβ蛋白的研究，首先需要高質(zhì)量的蛋白滿足研究需求。作為法國ProteoGenix、Antibodysystem品牌亞洲區(qū)獨(dú)家運(yùn)營代理商。提供近2萬種以蛋白、抗體為核心的生命科學(xué)試劑，旨在為生命科學(xué)科研工作者提供專業(yè)、全面、可靠的試劑產(chǎn)品。這項(xiàng)研究中，我們不但可提供研究所需的針對轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）和Aβ蛋白，還可提供更多AD疾病相關(guān)的蛋白抗體試劑。

常見的Aβ形式有Aβ1-40及Aβ1-42，但Aβ1-42在體內(nèi)的聚集傾向及細(xì)胞毒性更強(qiáng)，通常使用Aβ_1-42來作為研究對象。該結(jié)構(gòu)是一個(gè)通過冷凍電鏡技術(shù)輔以固體NMR實(shí)驗(yàn)獲得的近原子分辨率的纖維聚集體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中所有42個(gè)殘基的骨架和幾乎所有的側(cè)鏈在冷凍電鏡密度圖中都得到很好的解析。研究表明，較小的可溶性Aβ低聚體是Aβ細(xì)胞毒性的主要形式，因此在研究轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）與Aβ蛋白機(jī)制時(shí)，以五聚體作為Aβ低聚體的代表形態(tài)更具代表性。

為了獲得用于描述TTR/Aβ相互作用的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，進(jìn)行蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的分子對接。為探究TTR及Aβ不同結(jié)構(gòu)形態(tài)對二者相互作用的影響，分別對TTR單體/Aβ單體、TTR四聚體/Aβ單體、TTR單體/Aβ五聚體及TTR四聚體/Aβ五聚體進(jìn)行了分子對接，各體系分別標(biāo)記為AβTTRM、AβTTRT、AβOTTRM和AβOTTRT。為了深入探究TTR與Aβ的相互作用過程，進(jìn)一步對各體系進(jìn)行了分子動力學(xué)模擬。

The protein-protein docking models for each system

結(jié)果表明，TTR四聚體及單體均能與Aβ單體作用，TTR四聚體的甲狀腺素結(jié)合通道是Aβ單體的主要結(jié)合部位。此外，TTR四聚體的EF螺旋、EF loop同樣能夠結(jié)合Aβ單體。當(dāng)TTR四聚體解離后，TTR單體的內(nèi)部片層疏水部位暴露，該部位對Aβ單體具有較強(qiáng)的親和力。TTR與Aβ聚集體作用，由于TTR單體與Aβ聚集體均為富含β折疊的結(jié)構(gòu)，使得二者能夠共聚集形成聚合度更高的聚集體，從而降低Aβ聚集體的細(xì)胞毒性。

The illustration of speculative interaction mechanisms between TTR and Aβ

這項(xiàng)研究表明，TTR結(jié)構(gòu)的特殊性使得其對Aβ單體具有較強(qiáng)的相互作用能力，可通過“扣押”單體的形式抑制Aβ的聚集。這種結(jié)構(gòu)特殊性表現(xiàn)為：a. 正常情況下TTR以穩(wěn)定四聚體形式存在，其結(jié)構(gòu)中的T4結(jié)合通道及視黃醇結(jié)合部位為Aβ提供了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合空間，有利于Aβ單體的結(jié)合；b. 四聚體解離產(chǎn)生TTR單體，導(dǎo)致疏水界面DAGH折疊片層的暴露，使得Aβ單體同樣能夠作用于該疏水界面（Aβ單體的疏水核心為17LVFFA21），達(dá)到“扣押”Aβ單體的作用。其次，TTR單體的結(jié)構(gòu)特征與Aβ聚集體的結(jié)構(gòu)相似，均為富含β折疊的結(jié)構(gòu)，這使得TTR單體能夠與Aβ聚集體共聚形成聚合度更高的無毒聚集體，從而達(dá)到抑制Aβ細(xì)胞毒性的效果。整體而言，本工作在原子尺度上探究了TTR與Aβ相互作用的機(jī)制，并揭示了TTR神經(jīng)保護(hù)作用的分子機(jī)制，在一定程度上為基于TTR神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制的抗AD藥物研發(fā)提供了理論線索。

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