多肽在固液界面的聚集机理及其调控的研究

生物体内一些淀粉样多肽聚集形成的蛋白纤维和大约20多种神经系统的疾病（如老年痴呆症）密切相关，因此多肽的聚集机理以及对多肽的聚集过程进行有效的调控已成为生物物理的热点问题。然而，多肽聚集的过程非常复杂，除了形成蛋白纤维外还涉及到各种各样低聚的中间体和表面/界面问题，目前对多肽在衬底表面的聚集及其调控的机理还不十分清楚。本项目拟利用原子力显微镜（AFM）和我们发展的"重定位技术"，通过原位直接观察多肽在固液界面的聚集，结合相关的理论在纳米尺度、分子水平来研究多肽在固液界面聚集的动力学机制。并进一步通过AFM对纳米颗粒和多肽在固液界面相互作用的原位观察，探讨纳米颗粒与多肽的作用方式、作用机理以及纳米颗粒调控多肽聚集的关键因素（如颗粒的直径、浓度、表面性质等），进而优化实验条件，初步实现用纳米颗粒抑制致病多肽的聚集，在此基础上探索利用纳米颗粒进行药物设计来预防和治疗与多肽聚集相关疾病的可能性。

生物体内一些淀粉样多肽聚成的蛋白纤维和大约30多种神经系统的疾病（如老年痴呆症等）密切相关。人们期望通过研究影响多肽聚集的各种因素（如遗传、环境等）来探索相关疾病的发病机制，并通过调控多肽的聚集来实现对疾病的早期预防和治疗。本项目我们利用原子力显微镜、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱等技术研究了界面水、铜铁等金属离子以及超声波等环境因素对淀粉样多肽聚集的影响。研究表明，淀粉样多肽能够在云母表面的二维水层中自组织装成纤维，蛋白分子在较低浓度下会沿着云母晶格方向生长成较短但有序的纤维，当浓度提高后，在第一层上面形成了不规则的又长又粗的纤维，有趣的是，进一步提高蛋白浓度到2.0 mg/mL，上面一层的纤维呈现液晶状的结构。另外，我们发现金属Cu离子能够促进蛋白的聚集，而铁离子会抑制其生长，这可能是因为Cu离子与蛋白的骨架结合，促使其从α结构向β片层结构转变，而铁离子与蛋白的侧链结合，抑制了其纤维化。另外，我们还用蛋白纤维为模板合成了一维Pd纳米线，通过调节Pd离子的浓度，我们得到了尺寸可调的Pd纳米颗粒，这在化学催化上具有很大的应用前景。