乳源α-乳白蛋白衍生肽靶向破坏阿尔茨海默病tau蛋白配对螺旋纤维组装的计算机辅助研究

本研究针对阿尔茨海默病(AD)中tau蛋白异常聚集形成的配对螺旋纤维(PHFs)和直丝纤维(SFs)，通过计算机辅助设计从牛乳α-乳白蛋白中筛选出多肽抑制剂。研究人员采用分子对接、分子动力学模拟(MD)和突变分析技术，鉴定出关键肽段p136能显著破坏PHFs核心结构并阻断亚基聚集，同时发现p76对SFs具有强结合力。该研究为AD的肽类诊断和治疗提供了新策略，相关成果发表于《Journal of Functional Foods》。

　　

阿尔茨海默病(AD)作为最常见的神经退行性疾病，其两大病理特征——β淀粉样蛋白斑块和tau蛋白组成的神经纤维缠结(NFTs)一直是治疗研究的焦点。其中，过度磷酸化的tau蛋白会形成配对螺旋纤维(PHFs)和直丝纤维(SFs)，这些异常聚集物不仅破坏神经元微管系统，还通过"朊病毒样"传播加剧疾病进展。尽管全球有超过5000万AD患者，但现有疗法仅能缓解症状，无法阻断疾病进程。尤其令人担忧的是，靶向tau蛋白的药物研发进展缓慢，部分原因在于其构象复杂性和血脑屏障穿透难题。

在这一背景下，研究人员将目光投向了具有天然血脑屏障穿透能力的肽类分子。牛奶蛋白因其安全性和生物相容性成为理想来源，其中α-乳白蛋白(α-Lac)已被证明具有神经保护潜力。但如何精确设计能特异性靶向tau聚集体的乳源肽段，仍是亟待解决的科学问题。

为解决这一难题，研究人员开展了一项融合生物信息学与结构生物学的创新研究。他们首先从蛋白质数据库(PDB)获取牛α-乳白蛋白(1F6R)和PHF核心(5O3L)的结构数据，通过HADDOCK服务器进行分子对接，筛选出与PHF亚基界面(残基331-338)结合的α-Lac关键区域(残基21-45)作为模板。随后采用MMPBSA能量分解识别不利相互作用位点，结合MCSM服务器的ΔΔG预测进行定点突变，构建了170种肽段变体库。经AllerTOP v2.0和ToxinPred筛选后，对38种非过敏非毒性肽段进行PHF结合评估，最终选出p67、p76和p136进行300 ns分子动力学(MD)模拟。所有模拟采用CHARMM27力场，在GROMACS 2019中完成，使用LINCS算法、PME长程静电处理和V-rescale热浴控制。

5.1 PHF核心结构分析与模板选择
冷冻电镜显示PHF核心由tau蛋白(306-378)双原丝构成，其亚基界面(331-338)被确定为抑制靶点。模板肽通过氢键和疏水作用与PHF结合，结合得分为-79.8，其中Val21、Thr29等7个残基被鉴定为突变热点。

5.2 肽库构建与优化
通过ΔΔG>0的标准筛选出24种稳定突变，如His32→Tyr(ΔΔG=0.836)。最终获得的p136(VSLPEWVCMTFNTPDYDTQAIRQNN)展示最强结合力(-113.2)，其与PHF各链的氢键数量达20个，显著高于p67(8个)和p76(20个)。

分子动力学揭示作用机制
p136使PHF核心RMSD增至0.67±0.12 nm，较apo状态(0.85±0.08 nm)发生显著构象变化。回转半径(Rg)分析显示p136使PHF扩展至2.53±0.07 nm(apo为2.40±0.04 nm)，溶剂可及表面积(SASA)增至184.9±3.8 nm²
。关键的是，p136将PHF亚基间接触数减少40-60%，特别是破坏了B-C链间关键相互作用，这与PCA分析显示的构象空间扩展一致。

抑制聚集的分子基础
对照实验证实p136能阻断额外PHF亚基结合，其结合位点与天然PHF聚合位点重叠。有趣的是，p76对SFs表现出独特亲和力(-86分)，暗示乳源肽可能对AD不同tau聚集体具有选择性抑制能力。

这项研究开创性地证明乳源肽可通过多重分子机制破坏tau病理聚集：p136通过诱导PHF核心构象扩展和亚基分离实现"解聚"，而p76则可能特异性干预SFs形成。这种"一石二鸟"策略为开发既能抑制纤维形成又可阻断病理传播的多功能AD治疗剂提供了新思路。相较于传统小分子，这些乳源肽具有天然无毒、易穿透血脑屏障的优势，其15个氨基酸的短链结构也大幅降低了生产成本。未来研究需在转基因动物模型中验证这些肽段的体内效果，并探索其与现有Aβ靶向药物的协同作用。该成果不仅为AD治疗开辟了新途径，也为其他tau蛋白病(如额颞叶痴呆)的药物设计提供了借鉴。