乙基溴化铵离子液体调控ALS相关hSOD1 E49K突变体淀粉样聚集的作用机制研究

本研究针对肌萎缩侧索硬化症(ALS)相关hSOD1 E49K突变体的淀粉样纤维化难题，系统探究了乙基溴化铵(EABr)离子液体的抗聚集机制。通过分子动力学模拟、FTIR光谱、ThT/ANS荧光和TEM成像等多技术联用，发现EABr能通过稳定易聚集区域、封闭疏水口袋，显著抑制β-片层纤维形成，为开发神经退行性疾病治疗药物提供了新型候选化合物。

　　

神经退行性疾病领域长期面临蛋白质错误折叠引发的淀粉样纤维沉积难题，其中肌萎缩侧索硬化症(ALS)因超氧化物歧化酶1(SOD1)基因突变导致的毒性聚集尤为棘手。SOD1作为清除超氧自由基(O₂^-)的关键酶，其E49K突变会引发电荷反转（谷氨酸→赖氨酸），显著增强β-片层纤维形成能力。传统小分子抑制剂存在作用机制不清、效率低下等瓶颈，而离子液体(ILs)因其可设计的阴阳离子组合和独特生物相容性，成为调控蛋白质聚集的新兴工具。

马赞德兰大学（Mazandaran University）的研究团队在《Bioorganic Chemistry》发表创新研究，首次揭示乙基溴化铵(EABr)这种铵基离子液体对hSOD1 E49K突变体的抗淀粉样聚集机制。通过整合计算模拟与实验验证，证实EABr能通过双重作用机制——既稳定蛋白质关键loop区又封闭疏水口袋，有效阻断纤维形成通路。该发现为开发针对ALS等蛋白质构象疾病的新型治疗策略提供了分子基础。

研究采用多尺度技术联用策略：分子对接确定EABr结合位点；分子动力学(MD)模拟分析构象稳定性变化；硫黄素T(ThT)荧光监测纤维形成动力学；8-苯胺基-1-萘磺酸(ANS)荧光检测疏水表面暴露；傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析二级结构转变；透射电镜(TEM)直观观察纤维形态。

【计算结果揭示结合模式】

分子对接显示EABr通过氢键和疏水作用结合突变体A/F链，关键结合位点涉及Val14、Leu38等残基。MD模拟证实EABr使突变体RMSD值趋近野生型，尤其稳定了loop IV和锌结合区，显著降低β-片层含量。

【光谱分析验证抑制效应】

ThT荧光强度随EABr浓度增加呈剂量依赖性降低，表明纤维形成受阻。ANS荧光蓝移证实EABr使聚集态疏水核心更致密。FTIR显示1635cm^-1处β-片层特征峰减弱，α-螺旋含量提升至野生型水平。

【显微成像直观确认】

TEM图像显示：对照组出现典型交叉β-片层纤维，而EABr处理组仅见无定形聚集体。定量分析表明纤维长度缩短85%，直径分布更均一。

结论部分指出，EABr通过"构象约束"和"表面屏蔽"双重机制发挥作用：一方面稳定锌结合loop等关键区域，维持native-like构象；另一方面通过阳离子-π相互作用中和突变引入的正电荷，减少蛋白间静电排斥。这种协同作用使E49K突变体难以形成核化中心，最终阻断纤维生长。该研究不仅为ALS治疗提供先导化合物，更开创性地证明简单铵盐离子液体可精准调控特定蛋白聚集途径，为开发"可编程"抗聚集剂奠定基础。讨论部分强调，EABr的低毒性、高血脑屏障穿透性使其具有临床转化潜力，后续需在转基因动物模型中验证疗效。研究同时指出，离子液体的抗聚集效果具有显著序列依赖性，未来需建立"结构-活性"关系数据库指导理性设计。