通过和频散射和二维红外光谱技术揭示了α-突触核蛋白在聚苯乙烯纳米塑料上的病理性折叠现象

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Pathological Folding of α-Synuclein on Polystyrene Nanoplastic Revealed by Sum Frequency Scattering and 2D Infrared Spectroscopy

微纳米塑料（MNPs）可能通过血脑屏障并在脑内积累，影响神经退行性疾病如帕金森病（PD）的发病机制。本研究通过界面特异性拉曼散射光谱（SFS）和二维红外光谱（2D IR），揭示了α-突触蛋白在聚苯乙烯纳米塑料表面的吸附构象：N端和非淀粉样区域直接结合纳米表面，C端向外延伸，形成有序核心与动态外层结合的结构。该发现阐明纳米塑料表面诱导α-syn异常折叠和聚集的分子机制，填补了神经退行性疾病中纳米塑料作用机制的空白。

　　

微塑料和纳米塑料（MNPs）对人类健康的影响是一个日益受到关注的研究领域。有报道称，这些微塑料能够穿透血脑屏障并在大脑内部积累，这引发了人们对它们可能与神经退行性疾病发病机制有关的担忧。丰富的神经元蛋白α-突触核蛋白（α-syn）的聚集与近50种神经系统疾病有关，包括帕金森病（PD）。纳米塑料在形成有毒聚集体中的作用尚不明确，且这一作用很大程度上取决于塑料的类型。在本研究中，我们利用界面特异性共振散射（SFS）和结构敏感的二维红外光谱（2D IR）技术，分析了吸附在聚苯乙烯纳米颗粒（polystyrene NPs）上的α-突触核蛋白的分子结构和取向。将SFS实验数据与通过分子动力学模拟得到的数千种α-突触核蛋白构象的计算结果进行了对比。SFS结果显示，α-突触核蛋白在聚苯乙烯纳米颗粒上折叠形成部分螺旋结构，其N端和非淀粉样蛋白成分直接与聚苯乙烯纳米表面结合，而C端则远离聚苯乙烯界面。2D IR结果表明，整个α-突触核蛋白聚集体由部分聚集的α-突触核蛋白结构组成，这些结构包含一个有序的核心以及周围的柔性动态区域。这些数据揭示了α-突触核蛋白如何在塑料颗粒表面折叠并形成聚集体的机制，这一机制对于理解纳米塑料在帕金森病及相关神经退行性疾病发病机制中的作用具有重要意义。