蛋白质聚集与相互作用在帕金森病中的研究及P2P网络信息认知模型构建

### 蛋白质聚集与相互作用在帕金森病中的研究及P2P网络信息认知模型构建 #### 蛋白质聚集与相互作用在帕金森病中的研究 帕金森病（PD）是一种渐进性神经系统疾病，会导致震颤、行走困难、动作迟缓及协调能力下降等症状。神经细胞依靠名为多巴胺的大脑化学物质来控制肌肉运动，当产生多巴胺的细胞逐渐受损，就会导致信号传递失败和肌肉功能丧失。PD主要呈散发性，部分病例具有遗传因素，早期发病可能与多种突变有关，而老年患者中，路易小体中蛋白质聚集体的积累也是主要病因。 α - 突触核蛋白是PD患者大脑中路易小体的主要纤维成分，单点突变与PD的早期发病相关，且该蛋白具有高度聚集倾向，聚集的最终产物是形成不溶性聚合物——纤维，这是路易小体的构建模块。钙结合蛋白（Calbindin）是一种钙结合蛋白，广泛存在于神经系统等钙转运组织中，也与PD有关，它与α - 突触核蛋白的相互作用可能抑制α - 突触核蛋白的聚集，例如Calbindin - D28K可作为钙依赖性分子伴侣抑制α - 突触核蛋白纤维化。 ##### 材料与方法 - **获取α - 突触核蛋白和钙结合蛋白的三维结构**：α - 突触核蛋白的结构数据来自蛋白质数据库（PDB），使用1XQ8结构，它包含140个氨基酸残基，有三个结构域：两亲性N端（1 - 60残基）、高淀粉样生成性中间区域（61 - 95残基）和酸性C端（96 - 140残基）。人钙结合蛋白有261个氨基酸残基，与大鼠钙结合蛋白序列同源性达98%（2G9B），以此为模板进行同源建模，采用I - TASSER、Swiss - model和Modeller等程序，任意两个程序得到的结构均方根偏差（RMSD）小于0.3Å。将1XQ8的实验结构和钙结合蛋白的建模结构用于对接以确定相互作用的残基，使用Hex、Rosetta - dock、Clus - pro和patch - dock等程序获得α - 突触核蛋白 - 钙结合蛋白复合物结构。 - **确定相互作用的残基并可视化**：采用距离和能量两种标准确定相互作用的残基。距离标准为：若α - 突触核蛋白和钙结合蛋白中任意重原子间距离小于5Å，则认为这两个残基相互作用；能量标准为：计算α - 突触核蛋白和钙结合蛋白中所有原子间的相互作用能并对每个残基求和，相互作用能低于 - 1kcal/mol的残基对被视为相互作用。使用Cytoscape软件可视化两者的相互作用。 - **预测易聚集区域**：使用自主开发的程序以及TANGO和Aggrescan等方法预测蛋白质的易聚集区域。 - **对相互作用残基/易聚集区域进行结构分析**：计算α - 突触核蛋白和钙结合蛋白中相互作用残基的溶剂可及性、周围疏水性和长程有序性等结构参数，使用PopMuSiC程序对不同残基进行突变以评估稳定性。 ##### 结果与讨论 - **生成α - 突触核蛋白和钙结合蛋白复合物结构**：使用多种对接程序（如Hex、Rosetta - dock、Clus - pro和Patch - doc）获得复合物结构，以Rosetta - dock得到的复合物结构为例，α - 突触核蛋白中α - 螺旋的末端与钙结合蛋白相互作用，这一观察结果与所有对接方法获得的复合物结构一致。 - **α - 突触核蛋白 - 钙结合蛋白复合物中的相互作用残基**：根据距离和能量标准确定相互作用残基，钙结合蛋白中的相互作用残基有Asp26、Gly27等；α - 突触核蛋白中的相互作用残基有Met1、Asp2等，可通过Cytoscape软件直观看到两者的相互作用模式。 - **α - 突触核蛋白中的易聚集区域**：使用自主程序、TANGO和AGGRESCAN计算α - 突触核蛋白的易聚集区域，发现残基69 - 77区域具有高聚集倾向，三种预测方法结果一致。 - **对参与聚集和相互作用的残基进行比较分析**：分析α - 突触核蛋白中易聚集和与钙结合蛋白相互作用的残基，结果