作者:黄方等 来源:《应用化学》 发布时间:2014-7-29 17:41:24
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铝对人体生物毒性新分子机制获揭示

 

中科院上海应用物理所科研人员与中国石油大学教授黄方等合作,采用量子计算、经典分子动力学模拟与同步辐射能谱等谱学实验相结合的方法,研究了铝对蛋白结构的影响,提出了一种铝对人体生物毒性的新分子机制。相关成果日前作为首页插图发表于德国《应用化学》杂志。

上世纪90年代,有研究证实铝对人体有害,长期摄入可能导致老年痴呆症等神经系统疾病,甚至影响儿童的生长、发育和智力。但铝如何与蛋白作用导致生物毒性的分子机理尚不清楚。

上海应物所研究员宋波、高兴宇、方海平等,根据铝具有的离子键和共价键共存化学特性,提出铝离子能与神经退行性疾病相关的蛋白骨架上的氮原子、氧原子同时形成化学键,导致环状结构,进而破坏蛋白二级结构,使蛋白产生不可逆的变性和积聚。

研究人员以PGK蛋白为例,通过同步辐射能谱、X射线光电子谱(XPS)、圆二色谱(CD)、核磁共振谱(NMR)等实验证明了该推断:CD实验显示,铝离子可使PGK蛋白产生不可逆变性、积聚;同步辐射能谱和XPS实验表明,蛋白积聚物上的铝离子被显著还原,与理论计算得到的铝离子性质相一致;NMR实验显示,积聚物的蛋白骨架上存在氮原子与铝离子的共价键。

专家认为,铝离子与蛋白结合、在蛋白骨架上诱导的环状结构,作为一种新的作用形式,为理解金属离子与生物分子的作用机理提供了新视角,也对揭示大脑相关疾病的分子机制有重要意义。

宋波表示,该研究成果有望在相关疾病的预防、药物设计以及生物纳米技术、环境治理等领域得到广泛应用。(来源:中国科学报 黄辛)

 
 
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