轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）負責甲狀腺素和視黃醇在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)運工作。正常情況下，TTR是一種同源四聚體蛋白，其四聚體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。但當TTR四聚體解離成單體后，TTR單體會迅速發(fā)生錯誤折疊并聚集形成淀粉樣纖維，最終導(dǎo)致TTR淀粉樣變性，如淀粉樣心肌癥。盡管TTR的錯誤折疊與TTR淀粉樣變性密切相關(guān)，但多項證據(jù)表明，TTR對AD具有神經(jīng)保護作用。那么，TTR與Aβ二者作用的詳細機制如何？是否可為TTR神經(jīng)保護作用機制的抗AD藥物設(shè)計提供理論依據(jù)？

The initial structures for protein-protein docking

針對轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）和Aβ蛋白的研究，首先需要高質(zhì)量的蛋白滿足研究需求。作為法國ProteoGenix、Antibodysystem品牌亞洲區(qū)獨家運營代理商。提供近2萬種以蛋白、抗體為核心的生命科學(xué)試劑，旨在為生命科學(xué)科研工作者提供專業(yè)、全面、可靠的試劑產(chǎn)品。這項研究中，我們不但可提供研究所需的針對轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）和Aβ蛋白，還可提供更多AD疾病相關(guān)的蛋白抗體試劑。

常見的Aβ形式有Aβ1-40及Aβ1-42，但Aβ1-42在體內(nèi)的聚集傾向及細胞毒性更強，通常使用Aβ_1-42來作為研究對象。該結(jié)構(gòu)是一個通過冷凍電鏡技術(shù)輔以固體NMR實驗獲得的近原子分辨率的纖維聚集體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中所有42個殘基的骨架和幾乎所有的側(cè)鏈在冷凍電鏡密度圖中都得到很好的解析。研究表明，較小的可溶性Aβ低聚體是Aβ細胞毒性的主要形式，因此在研究轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）與Aβ蛋白機制時，以五聚體作為Aβ低聚體的代表形態(tài)更具代表性。

為了獲得用于描述TTR/Aβ相互作用的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，進行蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的分子對接。為探究TTR及Aβ不同結(jié)構(gòu)形態(tài)對二者相互作用的影響，分別對TTR單體/Aβ單體、TTR四聚體/Aβ單體、TTR單體/Aβ五聚體及TTR四聚體/Aβ五聚體進行了分子對接，各體系分別標記為AβTTRM、AβTTRT、AβOTTRM和AβOTTRT。為了深入探究TTR與Aβ的相互作用過程，進一步對各體系進行了分子動力學(xué)模擬。

The protein-protein docking models for each system

結(jié)果表明，TTR四聚體及單體均能與Aβ單體作用，TTR四聚體的甲狀腺素結(jié)合通道是Aβ單體的主要結(jié)合部位。此外，TTR四聚體的EF螺旋、EF loop同樣能夠結(jié)合Aβ單體。當TTR四聚體解離后，TTR單體的內(nèi)部片層疏水部位暴露，該部位對Aβ單體具有較強的親和力。TTR與Aβ聚集體作用，由于TTR單體與Aβ聚集體均為富含β折疊的結(jié)構(gòu)，使得二者能夠共聚集形成聚合度更高的聚集體，從而降低Aβ聚集體的細胞毒性。

The illustration of speculative interaction mechanisms between TTR and Aβ

這項研究表明，TTR結(jié)構(gòu)的特殊性使得其對Aβ單體具有較強的相互作用能力，可通過“扣押”單體的形式抑制Aβ的聚集。這種結(jié)構(gòu)特殊性表現(xiàn)為：a. 正常情況下TTR以穩(wěn)定四聚體形式存在，其結(jié)構(gòu)中的T4結(jié)合通道及視黃醇結(jié)合部位為Aβ提供了適當?shù)慕Y(jié)合空間，有利于Aβ單體的結(jié)合；b. 四聚體解離產(chǎn)生TTR單體，導(dǎo)致疏水界面DAGH折疊片層的暴露，使得Aβ單體同樣能夠作用于該疏水界面（Aβ單體的疏水核心為17LVFFA21），達到“扣押”Aβ單體的作用。其次，TTR單體的結(jié)構(gòu)特征與Aβ聚集體的結(jié)構(gòu)相似，均為富含β折疊的結(jié)構(gòu)，這使得TTR單體能夠與Aβ聚集體共聚形成聚合度更高的無毒聚集體，從而達到抑制Aβ細胞毒性的效果。整體而言，本工作在原子尺度上探究了TTR與Aβ相互作用的機制，并揭示了TTR神經(jīng)保護作用的分子機制，在一定程度上為基于TTR神經(jīng)保護作用機制的抗AD藥物研發(fā)提供了理論線索。

參考文獻

1. ZHOU Shuang-Yan,HUANG Yao-Xin,LI Xin,et al.Molecular Mechanism Study of β-amyloid Aggregation Inhibition by Transthyretin[J].Progress in Biochemistry and Biophysics,2024,51(03):633-646.
2. Xu H, Zhao Y, Qi Y, et al. Therapeutic nanosweepers promote β?amyloid removal from the brain for Alzheimer’s disease treatment. Biomater Sci, 2022, 10(22): 6525-6534
3. Guo X, Lie Q, Liu Y, et al. Multifunctional selenium quantum dots for the treatment of Alzheimer’s disease by reducing Aβ?neurotoxicity and oxidative stress and alleviate neuroinflammation. ACS Appl Mater Interfaces, 2021, 13(26): 30261-30273
4. Ueda M, Transthyretin: its function and amyloid formation. Neurochem Int, 2022, 155: 105313
5. Cao Q, Anderson D H, Liang W Y, et al. The inhibition of cellular toxicity of amyloid?β by dissociated transthyretin. J Biol Chem, 2020, 295(41): 14015-14024
6. Cotrina E Y, Santos L M, Rivas J, et al. Targeting transthyretin in Alzheimer’s disease: drug discovery of small-molecule chaperones as disease-modifying drug candidates for Alzheimer’s disease. Eur J Med Chem, 2021, 226: 113847