新计算机模拟揭示蛋白质错误折叠机制 为疾病治疗提供新方向
2025-08-12 15:26
来源:宾夕法尼亚州立大学
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宾夕法尼亚州立大学研究团队通过高分辨率计算机模拟,首次在原子水平上验证了一种新型蛋白质错误折叠机制的存在。这项研究为理解蛋白质错误折叠与阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的关联提供了新线索,相关成果发表于《科学进展》期刊。在全原子蛋白质折叠模拟中观察到了近期发现且持久存在的蛋白质错误折叠类型——非天然缠结。小蛋白泛素和λ-阻遏蛋白的代表性错误折叠构象在全原子折叠模拟中表现出缠结增益,并与其天然结构并列显示。在错误折叠状态下,非天然缠结环以红色突出显示,黄色球体标记环闭合,蓝色线段表示穿过环的穿线。

蛋白质错误折叠是指蛋白质在形成三维结构时偏离正常路径,导致功能丧失或毒性积累。此次研究发现的错误折叠类型涉及蛋白质内部“缠结状态”异常——即氨基酸链在不该缠绕时形成结状结构,或在需要稳定时未能缠绕。团队通过全原子模拟证实,这类错误折叠在较大蛋白质中更易持续存在,可能逃避细胞质量控制系统监测。

研究负责人、化学教授埃德·奥布莱恩表示:“蛋白质错误折叠是多种疾病的根源,也可能加速衰老。我们的模拟与实验数据高度吻合,为后续靶向治疗开发奠定了基础。”团队结合质谱实验数据,发现模拟中的结构变化与实验结果一致,进一步支持了该机制的可靠性。

论文第一作者Quyen Vu指出,小蛋白质中的错误折叠可快速修复,但正常尺寸蛋白质因结构复杂,错误折叠更易长期存在。这一发现有助于解释错误折叠蛋白质在细胞中的累积机制。奥布莱恩补充:“明确这类错误折叠的普遍性及稳定特性,将推动针对衰老和神经退行性疾病的新疗法研究。”

更多信息: Quyen Vu 等人,全原子模拟中观察到非天然纠缠蛋白错误折叠,并得到实验结构集合的支持,《科学进展》(2025 年)。期刊信息: Science Advances

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