多肽聚集过程的调控机理研究(2)

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人类，包括其他的哺乳类动物，中枢神经系统机能退行性改变的共同病理特征是蛋白质错误折叠、分子聚积、淀粉样沉淀的形成以及神经元的变性死亡。错误折叠导致蛋白质的分子自组装异常，形成不同形态和不同尺寸的纳米聚积物，包括纳米聚积体、纳米纤维以及纳米环等；越来越多的研究显示，当错误折叠蛋白质的聚积物为类似球状并在纳米尺度状态下，具有明显的细胞毒性[1]。因此，研究细胞内外的纳米级聚积物的形成机制及其影响因素，以及细胞毒性的分子机制，不但在纳米生物学方面据有重要的理论意义，同时将对神经退行性疾病的预防、诊断和治疗具有重要的启示。

常见的神经退行性疾病(如AD)患者的脑中能观察到一些重要的蛋白质沉积:老年斑中tau形成的配对螺旋样纤维(PHF-tau)、淀粉样沉积(β-amyloid，Aβ)、与帕金森氏病相关的α-synuclein、与舞蹈病相关的huntingtin等[2]。这些蛋白质在正常生理条件下都具有其各自的生理功能，尽管他们确切地生理功能可能还不是很明确，但在都至少不会沉积在脑内。只是在一定条件下，蛋白质发生错误折叠才形成不同于正常的空间结构而逐渐沉积，造成中枢神经系统一系列病理过程的发生，这是蛋白质构象病在分子水平上的典型病理过程[3]。然而，这一过程的许多环节尚不清楚，特别是蛋白质错误折叠形成淀粉样改变或PHF沉积的机理仍然需要做许多深入细致的研究工作。论文网

在神经退行性疾病的临床诊断方面，特别是早期诊断，尚无有效的方法与手段，采用纳米技术研究蛋白错误折叠的纳米生物学机制，有望建立在某些神经退行性疾病的早期诊断方面建立新的临床简易方法。在该病诊断和防治方面获得更多科学意义的同时，也具有巨大的社会和经济效益，是关系到我国人口与健康问题的重要方面。

1.2 蛋白质和多肽的组装与功能

水,蛋白质和核酸是生物体内最基本的物质。水是生物体内的溶剂，含量是最大的。核酸的含量最小，但它携带着生命活动所需要的一切必要的遗传信息。蛋白质在生物体内的含量不及水，但是远大于核酸。蛋白质是生物体内含量最丰富的聚合物，约占人体固体成分的45%。蛋白质是生物体内主要的生物分子，不同的生物种类，其蛋白质的种类和数量差别都可能很大，例如人体内大约含有30万种蛋白质，一个大肠杆菌的蛋白质含量虽然要少一些，但也至少有1000种以上。但不论是人体内还是大肠杆菌种的蛋白质，都主要是由20种氨基酸（amino acid）构成的，也就是说这20种氨基酸是生物界通用的氨基酸，是蛋白质的构建分子[4]。一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基缩合脱去一个水分子形成酰胺键，将两个氨基酸连接在一起，这个酰胺键即为肽键，氨基酸缩合的产物即成为肽（peptide）,肽中的氨基酸成分被称为氨基酸残基[4]。有时肽和蛋白质被交叉使用，但常说的多肽是指相对分子质量低于10000的分子，而蛋白质可能含有成百上千个氨基酸残基，有的还含有几条多肽链。蛋白质作为生命形式和生命活动的物质基础，在生物体内执行多种生理功能[5]。例如，蛋白质是机体组织和细胞的基本组成成分，维持机体或者组织生长、更新和修复；与糖类、脂肪一样，蛋白质分解后的氨基酸也可供给机体能量；有些蛋白作为酶，催化生物体内的物质代谢反应；某些蛋白质赋予细胞和器官的收缩能力，可使其改变形状或者运动。这些具有不同功能的蛋白质是生物体的生命功能的主要载体，在生物体内占有特殊地位。多肽也可以说是一种结构相对简单的蛋白质分子，它不具备蛋白质的高级结构，如三级结构或四级结构，但它同样具有相应的生物功能，维持着生物体内正常的生命活动。