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阿尔兹海默氏病(AD病)的主要病因之一是病人大脑的海马区和皮质区中β-淀粉样肽(Ap)的异常聚集形成的老年脑斑,老年脑斑对脑细胞具有神经毒性,会导致记忆力下降等老年痴呆症状。生命体系中,Aβ肽的聚集过程是极其复杂的,它会受到微环境pH值、Aβ肽的长度和浓度、离子强度、温度、金属离子等因素的影响。鉴于电喷雾质谱(ESI-MS)在分析非共价复合物中所具有的较好灵敏度、较高选择性及较可信的分析结果等优点,本文用ESI-MS系统地研究了金属铜、锌、亚铁离子与Aβ肽的相互作用,并着重讨论了十六种氨基酸对金属离子与Aβ肽结合的影响。具体研究工作如下:
(1)对ESI-MS的仪器参数及实验条件进行了优化,主要讨论毛细管电压、干燥气温度、溶液pH条件及浓度配比对多肽与金属离子非共价复合物的形成及其稳定性的影响,建立了研究Aβ肽与金属离子相互作用的ESI-MS分析方法。
(2)选定Aβ(10-21)肽及Aβ(25-35)肽作为全长Aβ肽的简化模型,运用两种方法,即一是两种Aβ肽同时与金属离子孵育、二是一种Aβ肽与金属离子先孵育,再加入另一种Aβ肽与之竞争,对比这两个肽段与金属离子结合能力的强弱,结果显示Aβ(10-21)肽、Aβ(25-35)肽均表现出较好的金属结合能力,但Aβ(10-21)肽的能力稍强;研究Aβ(10-21)肽与Cu2+、Zn2+、Fe2+的相互作用,结果表明Cu2+与Aβ(10-21)肽的结合能力最强;运用多级质质谱(ESI-MSn),分析不同碰撞电压下Aβ(25-35)肽与Cu2+复合物的二级质谱图,推断出金属离子在Aβ(25-35)肽上的结合位点。
(3)系统地研究了游离氨基酸对金属离子与Aβ肽相互作用的影响。实验结果表明,所涉及的十六种氨基酸由于极性和配位能力的不同,对Aβ(10-21)肽和金属离子的结合具有不同的抑制作用:Glu、Asp、Leu、Tyr和Thr这六种氨基酸能够明显抑制Aβ(10-21)肽和铜锌离子的结合,His能够明显抑制Aβ(10-21)肽和Cu2+的结合,但对Aβ(10-21)肽和Zn2+结合的抑制作用不明显;其它的十种氨基酸对于Aβ(10-21)肽和金属离子的结合作用无明显影响,因此游离氨基酸有可能是一种新的影响Aβ肽聚集的微环境因素。