胶原蛋白热诱导去折叠与重折叠路径解析

为解决全长胶原蛋白结构与力学分析难题，研究人员利用原子力显微镜（AFM）研究 IV 型胶原蛋白热响应。发现其在体温下结构随时间 destabilize，链间二硫键增强热稳定性、作为体外重折叠成核位点，且折叠方向与经典相反。为胶原力学等研究及组织工程提供洞见。

　　胶原蛋白在进化中被选为细胞外结构的优选构建单元。尽管单个蛋白质在体温下具有内在热力学不稳定性，胶原蛋白仍能组装成高阶结构为组织提供机械支持。因胶原蛋白尺寸大，其稳定性序列特征研究主要来自胶原模拟肽。本研究利用 AFM 成像研究基底膜关键组分 IV 型胶原蛋白的热响应，观察到其在体温下折叠结构随时间丢失，胶原结构域的结构失稳通过更短的轮廓长度反映（I 型和 III 型胶原蛋白也可见）。表征了 IV 型胶原蛋白的序列依赖性弯曲刚度分布随温度的变化，确定了热诱导去折叠的假定起始位点。IV 型胶原蛋白中的链间二硫键可增强热稳定性，并作为体外重折叠的主要成核位点。与经典的 C 端到 N 端折叠方向相反，发现链间胱氨酸结可实现相反方向的折叠。多序列比对显示，该胱氨酸结在后生动物门中进化保守，突显其在早期 IV 型胶原蛋白结构稳定中的重要性。研究为 IV 型胶原蛋白的去折叠和重折叠路径及其异质序列如何影响稳定性和力学提供了机制见解。