AmyloGram揭示了中风血栓蛋白质组中的淀粉样蛋白生成潜力

《Biochemical Journal》：AmyloGram reveals amyloidogenic potential in stroke thrombus proteomes

淀粉样蛋白形成潜力在缺血性脑卒中血栓中的研究。利用AmyloGram工具分析204个已知淀粉样蛋白形成蛋白，发现其评分均超过0.7，其中23个人类蛋白评分超过0.65，最低为溶菌酶0.675。进一步分析438个在两类卒中血栓中共存的蛋白，均显示高评分（≥0.7），提示血栓富含潜在淀粉样蛋白。该工具能有效识别已知淀粉样蛋白，并揭示血栓中高潜力蛋白的共聚集可能，支持淀粉样机制参与血栓形成及稳定性的假说。

　　### 深入理解淀粉样蛋白在血栓形成中的潜在作用

近年来，科学家们逐渐认识到淀粉样蛋白不仅在神经退行性疾病和系统性淀粉样变性中扮演重要角色，还在血管和血栓病理中发挥关键作用。这一发现引发了对血栓中淀粉样蛋白形成机制的广泛关注。血栓是血液凝固过程中形成的固体结构，通常由纤维蛋白、血小板和多种蛋白质组成。然而，研究表明，某些血栓中可能包含淀粉样蛋白，这为理解血栓的形成、稳定以及其对溶栓治疗的抵抗提供了新的视角。

淀粉样蛋白是一类具有特定结构特征的蛋白质，它们能够通过构象变化形成β-折叠结构，从而在细胞外或细胞内沉积为不溶性的纤维状物质。这种结构的形成与多种疾病有关，包括阿尔茨海默病、帕金森病和心血管疾病等。然而，直到最近，淀粉样蛋白在血栓中的存在才被明确证实。这一突破使得研究者开始思考：是否可以通过计算方法预测血栓蛋白组中淀粉样蛋白的形成潜力？

为了回答这一问题，研究团队开发并应用了一种名为 AmyloGram 的计算工具。AmyloGram 基于 n-gram 序列编码和随机森林分类算法，能够对蛋白质序列进行分析，预测其形成淀粉样蛋白的可能性。通过这一工具，研究者对来自 UniProt 数据库的 204 种被人工标记为淀粉样蛋白的蛋白质进行了评估，其中几乎所有蛋白质都获得了超过 0.7 的 AmyloGram 分数，表明它们具有较高的淀粉样蛋白形成潜力。即使在这些蛋白质中得分最低的，如溶菌酶（得分为 0.675），也被证实在特定条件下能够形成淀粉样蛋白。

进一步的分析显示，无论是心源性还是动脉性脑卒中患者的血栓中，所有检测到的蛋白质（除一个例外）都获得了 AmyloGram 分数高于 0.7 的结果。这一发现表明，淀粉样蛋白在血栓中的存在可能是一个普遍现象，而不是个例。此外，研究还发现，许多未被标注为淀粉样蛋白的蛋白质同样获得了较高的 AmyloGram 分数，进一步支持了淀粉样蛋白形成机制在血栓形成中的广泛参与。

### 淀粉样蛋白的结构特征与形成机制

淀粉样蛋白的核心结构特征是交叉β结构，这是一种由β-折叠片层组成的结构，其方向与纤维轴垂直。这些β-折叠片层通过氢键相互稳定，并可以进一步组装成原纤维，最终形成成熟的淀粉样纤维。这种结构的形成通常需要特定的环境条件，如特定的pH值、温度或离子浓度。值得注意的是，即使在没有明显酶活性的蛋白质中，淀粉样蛋白的形成也可能发生，这表明淀粉样蛋白的形成并不局限于特定的蛋白质类别。

在某些情况下，蛋白质的淀粉样形成能力可能与其自身的功能无关，而是通过与其他蛋白质的交叉种（cross-seeding）作用来促进淀粉样蛋白的形成。交叉种是指一种蛋白质能够促进另一种蛋白质的淀粉样形成，这种现象在多种疾病中都有报道，包括阿尔茨海默病和血栓相关疾病。因此，血栓中的蛋白质可能不仅具有自身的淀粉样形成潜力，还可能通过与其他蛋白质的相互作用，增强整体的淀粉样沉积。

### AmyloGram 工具的原理与应用

AmyloGram 的设计旨在通过计算方法高效预测蛋白质的淀粉样形成潜力。该工具利用 n-gram 序列编码技术，将蛋白质的氨基酸序列转化为一系列重叠的子序列，然后通过随机森林分类算法对这些子序列进行分析，从而预测整个蛋白质的淀粉样形成可能性。这种方法的优势在于，它不需要依赖于蛋白质的三维结构信息，而是直接基于序列特征进行预测，这使得它在缺乏结构数据的情况下仍然具有较高的准确性。

在本研究中，AmyloGram 被用于分析来自不同来源的蛋白质序列，包括已知的淀粉样蛋白和血栓中的蛋白质。研究结果显示，AmyloGram 在预测淀粉样蛋白形成潜力方面表现出色，尤其是在已知的淀粉样蛋白中，几乎所有蛋白质都获得了较高的分数。这一结果不仅验证了 AmyloGram 的预测能力，还揭示了淀粉样蛋白在血栓中的普遍性。

### 血栓中淀粉样蛋白的潜在影响

血栓中淀粉样蛋白的形成可能对血栓的结构和稳定性产生重要影响。研究表明，淀粉样蛋白的沉积可能使血栓变得更加紧密和难以溶解。这种现象在心源性脑卒中患者的血栓中尤为明显，因为它们的血栓通常具有较厚的外层结构，这使得它们对溶栓药物（如组织型纤溶酶原激活剂，tPA）的反应性较低。此外，淀粉样蛋白的形成还可能与血栓的抗炎特性有关，这可能在脑卒中后对神经组织的恢复产生负面影响。

在某些情况下，淀粉样蛋白的形成可能与血栓的形成过程本身有关。例如，某些蛋白质可能在血栓形成之前就已经处于淀粉样状态，或者在血栓形成过程中通过与其他蛋白质的相互作用而被激活。这种机制可能解释了为什么某些血栓在溶栓治疗中表现出较强的抗性。此外，淀粉样蛋白的形成还可能与血栓的重塑过程有关，这可能影响血栓的长期稳定性。

### 未标注蛋白质的淀粉样形成潜力

除了已知的淀粉样蛋白外，研究还发现许多未被标注为淀粉样蛋白的蛋白质同样具有较高的淀粉样形成潜力。这一发现表明，淀粉样蛋白的形成可能是一个更为普遍的现象，而不仅仅是某些特定蛋白质的特征。这种现象的广泛存在可能与蛋白质序列中某些局部区域的淀粉样倾向有关，这些区域可能在特定条件下被激活，从而促进淀粉样蛋白的形成。

在对人类蛋白质组的分析中，研究发现 79.2% 的蛋白质获得了 AmyloGram 分数超过 0.7，这表明淀粉样蛋白的形成潜力在人类蛋白质组中是普遍存在的。这一结果不仅支持了淀粉样蛋白在血栓形成中的重要性，还为未来的治疗方法提供了新的思路。例如，针对这些淀粉样形成热点区域的药物可能有助于减少血栓的形成或增强其可溶性。

### 血栓蛋白组的淀粉样形成潜力

为了进一步验证淀粉样蛋白在血栓中的普遍性，研究团队对多个血栓蛋白组数据集进行了分析。其中包括来自心源性脑卒中和动脉性脑卒中患者的血栓样本。在这些样本中，所有检测到的蛋白质（除一个例外）都获得了 AmyloGram 分数高于 0.7 的结果，这表明淀粉样蛋白在这些血栓中具有较高的形成潜力。

值得注意的是，某些蛋白质，如溶菌酶和转甲状腺素蛋白，虽然在已知的淀粉样蛋白中得分较低，但它们在特定条件下仍能形成淀粉样蛋白。这一现象进一步说明了淀粉样蛋白形成的复杂性，以及环境因素在这一过程中的重要性。此外，研究还发现，某些蛋白质，如脂肪酸结合蛋白和血红蛋白，可能在血栓形成过程中通过与其他蛋白质的相互作用而被激活，从而促进淀粉样蛋白的形成。

### 未来研究方向与应用前景

尽管本研究提供了重要的证据，表明淀粉样蛋白在血栓中的普遍存在，但仍有许多问题需要进一步探讨。例如，淀粉样蛋白的形成是否与血栓的形成机制直接相关？不同类型的血栓是否具有不同的淀粉样蛋白组成？淀粉样蛋白的形成是否会影响血栓的溶栓能力？这些问题的答案将有助于更深入地理解血栓的形成和稳定性，并为未来的治疗方法提供指导。

此外，研究还指出，淀粉样蛋白的形成可能与血栓的抗炎特性有关，这可能在脑卒中后对神经组织的恢复产生不利影响。因此，针对淀粉样蛋白形成机制的干预措施可能有助于改善血栓的可溶性和减少其对神经组织的损伤。然而，目前仍缺乏针对这一领域的系统性研究，未来需要更多的实验和临床数据来支持这一假设。

### 临床意义与研究启示

本研究的结果对临床实践具有重要的启示意义。首先，它表明淀粉样蛋白可能在血栓形成和稳定性中扮演关键角色，这为血栓的溶栓治疗提供了新的思路。传统的溶栓方法可能对淀粉样蛋白丰富的血栓效果不佳，因此需要开发新的溶栓策略，以克服淀粉样蛋白对血栓的保护作用。

其次，研究结果支持了淀粉样蛋白在血栓中的普遍性，这可能意味着许多未被识别的蛋白质具有潜在的淀粉样形成能力。因此，未来的研究需要更加关注这些蛋白质的功能和作用机制，以确定它们在血栓形成中的具体贡献。

最后，AmyloGram 工具的广泛应用为研究淀粉样蛋白的形成潜力提供了便捷的方法。通过这一工具，研究人员可以快速评估蛋白质的淀粉样形成潜力，并结合实验数据进行进一步验证。这一方法不仅适用于血栓研究，还可能在其他疾病领域中发挥重要作用，如神经退行性疾病和心血管疾病。

综上所述，淀粉样蛋白在血栓形成中的作用是一个值得深入研究的领域。通过计算工具如 AmyloGram，研究人员能够更高效地预测蛋白质的淀粉样形成潜力，并结合实验数据进行验证。这一发现不仅为理解血栓的形成和稳定性提供了新的视角，还为未来的治疗方法和诊断工具提供了理论依据。