基于Landau-Ginzburg-Wilson理论的α-突触核蛋白聚集机制建模及分子动力学研究

研究人员通过结合经典分子动力学方法与Landau-Ginzburg-Wilson理论，创新性地构建了蛋白质相互作用模型。以帕金森病生物标志物α-synuclein为研究对象，采用改进的Abelian Higgs模型哈密顿量描述单链能量，并引入修正的Lennard-Jones势与Debye-Huckel势表征多链相互作用。研究发现，四聚体来源的α-synuclein分子表现出显著聚集倾向，而单体结构则无此特性，为揭示神经退行性疾病蛋白聚集机制提供了新视角。

　　

帕金森病作为一种神经退行性疾病，其典型病理特征是与运动神经元损伤相关的路易小体(Lewy bodies)，这些包涵体主要由α-突触核蛋白(α-synuclein)构成。尽管已知该蛋白会形成异常聚集体，但其具体形成机制仍未被完全阐明。

这项研究开创性地将传统分子动力学(Molecular Dynamics)与朗道-金兹堡-威尔逊(Landau-Ginzburg-Wilson, LGW)理论相结合，建立了全新的蛋白质相互作用模型框架。研究团队采用经过改良的阿贝尔希格斯模型(Abelian Higgs model)哈密顿量来描述单个蛋白质链的能量特征。对于不同蛋白链间的相互作用，则通过优化后的伦纳德-琼斯势(Lennard-Jones potential)和德拜-休克尔势(Debye-Huckel potential)进行精确刻画。

实验选取了α-突触核蛋白的两种典型构象作为研究对象：胶束单体结构和四聚体分子结构。令人振奋的是，分析结果表明来源于四聚体的蛋白分子展现出明显的聚集倾向，而初始单体结构的蛋白则未表现出这种特性。这一发现为理解神经退行性疾病中蛋白质异常聚集的分子机制提供了重要理论依据，也为相关药物靶点的开发指明了新方向。