天然蒽醌类化合物抑制胰岛素淀粉样纤维化的机制研究

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天然蒽醌类化合物具有多种多样的生物学活性,包括抗菌,抗病毒,抗肿瘤和抗氧化作用等,但是关于其抑制淀粉样蛋白聚集的研究目前报道还比较少。因此,本论文中,我们使用胰岛素作为模型蛋白来研究多种天然蒽醌类化合物的抗蛋白质淀粉样聚集作用。主要研究结果如下:(1)研究来自茜草的两种蒽醌类化合物(茜素和紫茜素)对胰岛素淀粉样纤维化的抑制作用。Th T荧光光谱、圆二色光谱、原子力显微镜、透射电子显微镜和动态光散射等结果表明,茜素和紫茜素可以阻断胰岛素淀粉样纤维化途径并降解成熟的胰岛素纤维,且这种作用呈现浓度依赖性。MTT细胞毒性实验表明,茜素和紫茜素能有效地降低胰岛素淀粉样纤维诱导的细胞毒性。荧光猝灭实验和分子模拟研究表明,茜素和紫茜素主要通过氢键和疏水相互作用与胰岛素发生反应,且两者主要结合在胰岛素B链的疏水氨基酸残基处(淀粉样聚集区),进而干扰胰岛素苯丙氨酸残基间的结合,从而延缓其聚集过程甚至使形成的纤维变得不稳定。此外,对比分析两种抑制剂,发现紫茜素由于具有更多的羟基基团,使其更容易与胰岛素形成氢键,因此,表现出更为出色的抑制胰岛素淀粉样纤维化的能力。(2)探究五种蒽醌类化合物(大黄素、2,6-二羟基蒽醌、芦荟大黄素、茜素和紫茜素)在稀溶液环境和拥挤环境(PEG 2000和PEG 4000)中对胰岛素淀粉样纤维化的抑制机制。多技术分析结果表明五种蒽醌类化合物在稀溶液环境与拥挤环境中对胰岛素淀粉样纤维化过程均具有抑制作用。同时发现拥挤试剂本身会对胰岛素的淀粉样聚集过程产生抑制作用,但在拥挤环境中蒽醌类化合物的抑制效果弱于稀溶液环境,表明拥挤环境本身会抑制胰岛素的聚集,但其存在会干扰其他抑制剂(蒽醌类化合物)对胰岛素聚集行为的调控。荧光猝灭实验结果表明,所有体系中五种蒽醌类化合物对胰岛素的猝灭机制均为静态猝灭(形成化学计量比为1:1的基态复合物),且相互间结合力适中。但大黄素、2,6-二羟基蒽醌以及紫茜素与胰岛素的结合力要大于芦荟大黄素和茜素,可能是因为蒽醌环上取代基团的类型和数量存在着差异。此外,计算机模拟研究表明,蒽醌类化合物能通过氢键与疏水相互作用结合在胰岛素的易聚集区域,从而抑制胰岛素的淀粉样聚集,但蒽醌类化合物的抑制能力与其结构以及与蛋白质的亲和力大小密切相关。
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