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研究人员探究 L - 酪氨酸对人溶菌酶淀粉样纤维形成的影响，发现其能有效抑制，有潜在治疗意义。
在神秘的生命科学领域，蛋白质就像一个个精密的 “小机器”，有条不紊地执行着各种生命活动。然而，有一种 “捣蛋分子”—— 淀粉样纤维（amyloid fibers），它的出现却会引发一系列严重的疾病，像帕金森病（Parkinson’s）、阿尔茨海默病（Alzheimer’s），还有系统性淀粉样变性（systemic amyloidosis）等。这些疾病给患者带来极大痛苦，也让医学研究者们头疼不已。目前，虽然有很多化合物被研究用于抑制淀粉样纤维的形成，但真正有效的却寥寥无几，适合人类治疗使用的更是少之又少。所以，寻找能够有效抑制淀粉样纤维形成的物质，成为了生命科学和医学领域的重要研究方向。
为了解开这个难题，来自墨西哥国立自治大学（Universidad Nacional Autónoma de México）等机构的研究人员，如 Santos López、Arturo Rojo-Domínguez 等人，开展了一项关于 “L - 酪氨酸（L-tyrosine）抑制人溶菌酶（human lysozyme）淀粉样纤维形成” 的研究。该研究成果发表在《Amino Acids》杂志上。这一研究意义重大，如果能够明确 L - 酪氨酸的作用，或许就能为治疗淀粉样纤维相关疾病找到新的突破口。
研究人员在此次研究中，运用了多种技术方法。首先是荧光检测技术，通过硫代黄素 T（ThT）荧光和 8 - 苯胺基 - 1 - 萘磺酸（ANS）荧光来监测淀粉样纤维的形成过程和蛋白质的疏水性变化。圆二色谱（CD）技术则用于分析蛋白质二级结构的改变。差示扫描量热法（DSC）用来研究蛋白质的热稳定性，热变性和尿素变性实验进一步探究 L - 酪氨酸对溶菌酶稳定性的影响。最后，扫描电子显微镜（SEM）直观观察蛋白质的形态变化，分子对接（docking）技术从原子层面揭示 L - 酪氨酸与溶菌酶的相互作用机制。
淀粉样纤维在生理条件下的形成
研究人员在生理 pH 值（7.4）和温度（37℃）下，研究人溶菌酶淀粉样纤维的形成。他们发现，较高的溶菌酶浓度（3.12 - 50 mg/mL）会促进淀粉样纤维的形成，ThT 荧光信号会随着溶菌酶浓度的升高而增强。经过比较，25 mg/mL 的溶菌酶浓度在实验中能得到最可靠的结果，且在这个浓度下，淀粉样纤维在 8 小时内就能完全形成。通过显微镜分析，证实了人溶菌酶在生理条件下，高浓度时可以形成淀粉样纤维。
L - 酪氨酸对人溶菌酶原纤维形成的抑制作用
研究发现，L - 酪氨酸对人溶菌酶淀粉样纤维的形成有显著的抑制作用。在 1:1 的摩尔比（溶菌酶与 L - 酪氨酸）下，ThT 荧光强度明显降低，这意味着 β- 折叠结构（β -sheet）含量减少，而 β- 折叠结构是淀粉样纤维的重要结构基础。并且，这种抑制作用在原纤维形成过程的早期就很明显，还导致了与淀粉样纤维不同的物种形成，这些物种可能是低聚物（oligomers），它们保留了与 ThT 结合的能力，表明仍存在 β- 折叠结构。
ANS 荧光检测结果
通过 ANS 荧光检测发现，没有 L - 酪氨酸存在时，ANS 荧光强度更高，说明此时蛋白质的疏水区域暴露更多。而有 L - 酪氨酸存在时，疏水区域暴露较少，这表明 L - 酪氨酸能稳定蛋白质，阻止淀粉样纤维额外 β- 折叠结构的形成，进而减少疏水区域的暴露。这一结果与 ThT 检测结果相互印证，都表明 L - 酪氨酸在淀粉样纤维形成过程的早期就发挥了作用。
CD 实验结果
CD 实验用于分析蛋白质二级结构的变化。天然溶菌酶在 208 nm 处有一个负峰，在 222 nm 处有一个负肩峰。当溶菌酶形成淀粉样纤维后，α- 螺旋结构从 53.4% 降至 0%，β- 折叠结构发生显著变化，反平行 β- 折叠从 11.8% 增加到 40.1%，平行 β- 折叠从 2.1% 变为 0%。而当有 L - 酪氨酸存在时，溶菌酶保留了 22.9% 的 α- 螺旋结构，β- 折叠结构仅增加到 23.3%。这说明 L - 酪氨酸存在时，溶菌酶的最终结构是一种中间状态，中断了从天然状态到纤维状态的转变过程。
热变性实验结果
热变性实验分为 25 - 50℃和 50 - 90℃两个阶段进行分析。在 25 - 50℃阶段，L - 酪氨酸的存在使色氨酸（tryptophan）暴露的中点时间（x0）从 8.90 ± 0.17 min 延长到 15.81 ± 0.09 min，说明 L - 酪氨酸在热变性初期能稳定蛋白质，延迟色氨酸暴露。虽然变性过程的时间常数（dx）在两种情况下相似，但 L - 酪氨酸存在时初期变性较慢。在 50 - 90℃阶段，L - 酪氨酸使溶菌酶达到相同最大色氨酸荧光所需的时间和温度都增加，进一步证明其稳定作用，延缓了溶菌酶的聚集和变性。
差示扫描量热法（DSC）实验结果
DSC 实验表明，有 L - 酪氨酸存在时，虽然溶菌酶的变性温度（Tm）与不存在时几乎相同（69.5℃和 69.6℃），但变性所需的焓变（ΔH）从 311.79 kJ/mol 增加到 407.25 kJ/mol ，热容量（Cp）也有所增加。这意味着 L - 酪氨酸增加了溶菌酶变性所需的能量，进一步证明其对溶菌酶的稳定作用。
尿素变性实验结果
尿素变性实验中，L - 酪氨酸的存在显著改变了溶菌酶的变性行为。虽然在变性初期，两种条件下（有无 L - 酪氨酸）的变化相似，但在第二阶段，L - 酪氨酸存在时变性过程略有减慢，且达到第二阶段中点的时间明显延迟，从 45.57 ± 0.16 min 延迟到 55.46 ± 0.16 min，再次证明 L - 酪氨酸对溶菌酶有稳定作用，且这种稳定作用不依赖于变性机制。
扫描电子显微镜（SEM）实验结果
SEM 图像清晰地展示了不同条件下溶菌酶的形态。天然溶菌酶呈现薄膜状，形成的淀粉样纤维由较小的亚基组成。而当有 L - 酪氨酸存在时，没有淀粉样纤维形成，出现了类似点状的结构，这些结构可能是球晶（spherulites），代表了天然蛋白质和完全形成的纤维之间的中间状态，这与 CD 实验结果相符。
分子对接实验结果
分子对接实验发现，L - 酪氨酸主要与溶菌酶的特定区域相互作用，部分进入蛋白质内部，靠近活性位点。它与溶菌酶的 α 和 β 结构域相互作用，虽然与天然底物的相互作用有所不同，但对接分数为 - 11.29 kcal/mol，且存在四个氢键。这表明 L - 酪氨酸与溶菌酶有高亲和力的结合位点，其结合可能抑制溶菌酶的显著构象变化，从而稳定蛋白质结构。
研究结论表明，人溶菌酶在生理条件下（pH 7.4，37℃）可以形成淀粉样纤维，而 L - 酪氨酸在 1:1 摩尔比时能有效抑制这一过程。L - 酪氨酸是一种有效的蛋白质稳定剂，通过多种实验都证明了它能改变溶菌酶的变性曲线，帮助蛋白质维持结构完整性。CD 实验和显微镜观察发现，L - 酪氨酸存在时产生的结构与天然溶菌酶和淀粉样纤维都不同，形成了球晶作为抑制过程的中间产物。分子对接研究则确定了 L - 酪氨酸在蛋白质核心的有利结合位点，揭示了其稳定和抑制作用的机制。这些发现使得 L - 酪氨酸成为调节蛋白质稳定性和预防淀粉样纤维形成的有前景的候选物质，为治疗淀粉样纤维相关疾病带来了新的希望，也为后续的研究指明了方向，推动了生命科学和医学领域在该方向的进一步探索。
