十四烷基三甲基氯化铵及其双酯功能化Gemini类似物与肌红蛋白相互作用的实验与计算研究：β-环糊精诱导的蛋白质重折叠机制解析

本研究针对蛋白质错误折叠疾病治疗需求，通过光谱学与分子模拟技术系统探究了传统单体表面活性剂TTAC及其双酯桥联Gemini类似物C14 -E2O2-C14 与肌红蛋白（Mb）的相互作用机制。发现Gemini表面活性剂的蛋白质变性效力较TTAC提升5倍，β-环糊精（β-CD）可有效剥离复合物中的表面活性剂并促进Mb重折叠。分子对接与动力学模拟揭示疏水作用主导结合过程，为设计蛋白质稳定剂提供理论依据。

　　

在生命科学领域，蛋白质的构象稳定性直接决定其生物学功能，而环境因素如表面活性剂常导致蛋白质错误折叠，进而引发多种疾病。传统表面活性剂TTAC及其新型Gemini衍生物在工业和生物医学中广泛应用，但其与功能蛋白的相互作用机制尚不明确。特别是具有双亲水头基和双疏水尾链的Gemini表面活性剂，虽表现出更优的理化特性，却可能对蛋白质结构造成更强烈扰动。肌红蛋白作为肌肉组织氧运输的关键蛋白，其构象变化直接影响生理功能。为此，来自King Saud University等机构的研究团队通过多尺度研究揭示了表面活性剂诱导的蛋白质构象变化及β-环糊精的修复作用，相关成果发表于《Journal of Molecular Structure》。

研究采用荧光光谱、紫外可见光谱、圆二色谱（CD）检测蛋白质构象变化，结合分子对接和分子动力学（MD）模拟揭示相互作用机制。使用3μM马骨骼肌来源的肌红蛋白，在20 mM磷酸缓冲液（pH 7.4）体系中分析表面活性剂结合特性。

【荧光测量】
激发波长295 nm的荧光发射谱显示，C₁₄
-E2O2-C₁₄
使Mb在330 nm处的色氨酸荧光强度降低53%，表明Trp残基微环境极性增加。同步荧光证实Gemini引起更大程度的蛋白质解折叠，其变性效力是TTAC的5倍。

【紫外可见与CD分析】
Soret带吸收红移证实血红素辅基暴露。远紫外CD显示α-螺旋含量从天然态的65%降至Gemini处理后的23%，β-CD处理可使螺旋度恢复至54%。

【计算模拟】
分子对接显示C₁₄
-E2O2-C₁₄
通过疏水作用结合于Mb的A/G螺旋交界处，形成4个氢键。MD模拟显示Gemini-Mb复合物的均方根偏差（RMSD）达0.45 nm，半径回旋增加12%，表明蛋白质刚性降低。主成分分析（PCA）证实Gemini使蛋白质构象空间扩展3.7倍。

该研究首次阐明双酯桥联Gemini表面活性剂通过协同的疏水-氢键作用强烈扰动Mb结构，而β-CD可通过包合作用逆转这一过程。这不仅为理解表面活性剂-蛋白质相互作用提供新视角，更为开发基于环糊精的蛋白质错误折叠疾病治疗策略奠定基础。分子动力学揭示的构象动态变化规律，对设计靶向蛋白质稳定剂具有重要指导价值。