水溶性间苯二酚杯芳烃与牛血清白蛋白的相互作用机制：抑制纤维化及分子模拟研究

本研究针对蛋白质异常聚集引发的疾病（如阿尔茨海默症），通过光谱学分析和分子模拟技术，系统探究了磺化间苯二酚杯芳烃（sulfonated resorcinarenes）与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。结果表明，该类大环化合物通过疏水作用稳定BSA结构，显著抑制其纤维化，为设计新型蛋白质聚集抑制剂提供了理论依据。

　　

蛋白质异常聚集形成的淀粉样纤维（amyloid fibrils）与多种神经退行性疾病密切相关，如阿尔茨海默症和帕金森病。尽管已有大量研究聚焦于人类血清白蛋白（HSA）的纤维化机制，但其动物模型牛血清白蛋白（BSA）的调控策略仍待深入探索。与此同时，大环化合物因其独特的空腔结构和多重非共价键结合能力，成为潜在的蛋白质聚集抑制剂。然而，传统间苯二酚杯芳烃（resorcinarenes）水溶性差的问题严重限制了其在生物体系中的应用。

为解决上述问题，来自洛斯安第斯大学和安东尼奥·纳里尼奥大学的研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表论文，首次系统研究了四种磺化间苯二酚杯芳烃对BSA纤维化的抑制作用。通过硫黄素T（ThT）荧光动力学监测、同步荧光光谱、紫外-可见（Uv-vis）光谱以及分子对接模拟等技术，发现这些水溶性大环化合物能通过疏水作用稳定BSA结构，将纤维化抑制效率提升至显著水平。更值得注意的是，研究揭示了BSA的Sudlow IIA/IIIA亚结构域交界处疏水口袋为关键结合位点，这为靶向设计抗纤维化药物提供了新思路。

关键技术方法包括：ThT荧光光谱法监测纤维化动力学（343.15 K）、激光共聚焦荧光显微镜（LSCM）观察聚集体形态、变温紫外光谱（298.15-318.15 K）测定结合常数、分子对接预测结合位点，以及正常模式分析（NMA）评估蛋白质动态变化。

【抑制效果验证】
通过ThT实验发现，磺化杯芳烃使BSA纤维化曲线从典型指数增长转变为平台期，表明其有效阻断β-折叠结构的形成。共聚焦显微镜进一步证实，处理组的聚集体尺寸较对照组减小80%以上。

【结合机制解析】
同步荧光显示BSA的色氨酸残基微环境极性降低，结合热力学参数（ΔH^o=-12.5 kJ/mol，ΔS^o=15.3 J/mol·K）证实疏水作用为主导驱动力。紫外差谱在278 nm处出现特征峰，提示芳环堆叠相互作用。

【分子模拟发现】
对接模拟表明杯芳烃下缘烷基链嵌入BSA的疏水口袋（结合能-8.2 kcal/mol），NMA显示该结合使蛋白质低频振动模式减少，说明结构刚性增强。

该研究不仅证实磺化杯芳烃可通过"分子钳"机制抑制BSA纤维化，更创新性地提出大环化合物构效关系设计原则：下缘疏水链长度与抑制效率呈正相关（r²=0.91）。这一发现为开发基于大环化合物的神经退行性疾病治疗策略提供了双重启示——既需要优化水溶性基团（如磺酸基），又需保留疏水相互作用位点。未来研究可拓展至tau蛋白、α-突触核蛋白等与疾病直接相关的靶标，推动这类化合物从基础研究向临床应用转化。