快速扫描原子力显微镜解密淀粉样多肽生长动力学

阿尔兹海默氏症、Ⅱ型糖尿病等淀粉样退行性疾病严重威胁人类的生存质量，是医学界与科学界的重大挑战。淀粉样多肽的聚集过程与疾病机理密切相关，一直受到广泛的关注。淀粉样多肽单体产生于人体，经历寡聚体、原纤维与纤维阶段，最后形成纤维斑块沉积在组织中，对此过程的理解过多地依赖于模型的建立和基于间接证据的推测。对淀粉样多肽聚集过程的实时跟踪以及对每个阶段聚集结构的同步高分辨观测，不仅有助于理解聚集动力学机制、阐明多肽分子组装的内在机理，更能为指导淀粉样疾病相关靶向药物提供参考依据。

近日，国家纳米科学中心的朱凌研究员、杨延莲研究员和王琛研究员利用快速扫描原子力显微镜（FastScan AFM）在溶液中实现了对淀粉样多肽聚集过程的实时原位观察。在这项研究中，他们以Ⅱ型糖尿病致病多肽Amylin作为模型，对淀粉样多肽聚集动力学过程进行了实时的表征，获取各阶段的结构转变信息，发现多肽成核过程中的Ostwald熟化机制。在多肽的生长过程中，AFM观察发现多肽只存在单方向生长，生长速率虽然在原纤维阶段与浓度成正比，然而在纤维生长阶段，生长速率却与单体浓度基本相关，保持相对的恒定。对多肽力学模量的表征显示多肽单体在稳定的低模量生长端顶端进行恒速的组装。纤维的惰性端中也在发生着分子结构的重整，模量逐渐升高，直到产生组装的生长点。该研究针对淀粉样多肽聚集动力学过程中结构的变化，有助于针对特定聚集阶段和生长位点设计开发靶向药物，为淀粉样退行疾病的治疗提供新的思路。

这一成果近期发表在The Journal of Physical Chemistry Letters 上，文章的第一作者是国家纳米科学中心的博士黄群星。

该论文作者为：Qunxing Huang, Huayi Wang, Houqian Gao, Peng Cheng, Ling Zhu, Chen Wang, Yanlian Yang

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In Situ Observation of Amyloid Nucleation and Fibrillation by FastScan Atomic Force Microscopy

J. Phys. Chem. Lett., 2019, 10, 214, DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b03143

朱凌副研究员简介

朱凌博士，国家纳米科学中心副研究员，主要研究兴趣包括疾病相关生物分子自组装及其调控、基于特异性识别多肽和类肽的生物检测、基于原子力显微镜的纳米表征及应用；中国科学院青促会会员，主持国家自然科学基金青年科学基金项目、中国博士后科学基金一等资助。

王琛研究员简介

王琛博士，国家纳米科学中心研究员、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者；近年来主要从事多肽分子相互作用，扫描隧道显微技术的原理及其在单分子表征、分子自组装、表面物理化学方面的应用研究；获得中国化学会青年化学奖、中国科学院青年科学家奖、香港“求是”青年学者奖、教育部科技进步一等奖、中国真空学会2005年度“科技成就奖”等奖励；科技部重大科学研究计划首席科学家、国家自然科学基金委重点项目负责人以及中国科学院战略性先导科技专项（A类）首席科学家等。

https://www.x-mol.com/university/faculty/23152

杨延莲研究员简介

杨延莲博士，国家纳米科学中心研究员、博士生导师；主要研究兴趣包括：液体活检纳米技术研究、疾病相关的多肽组装结构及其调控的分子机制、基于扫描探针显微技术的纳米表征方法等；主持和参与多项国家级研究项目，如科技部重大科学研究计划课题负责人、国家重点研发专项课题负责人以及中国科学院战略性先导科技专项（A类）子课题负责人等。

https://www.x-mol.com/university/faculty/23172