研究内容：

揭示纳米材料作用下淀粉样蛋白原纤维的分解机制是其未来成功用于治疗神经退行性疾病和淀粉样蛋白相关疾病的关键问题。本文合成了由 Arg-Cys 二肽稳定的金纳米团簇，通过使用硫黄素-T (ThT) 荧光测定法和原子力显微镜研究了其对 Aβ原纤维的解聚活性。研究表明，Au(RC)NCs 在分解预先形成的Aβ原纤维方面非常有效，其特点是在10μg·mL ^-1的剂量下具有超低的表观完全分解浓度。因此，提出了一种可能的基于 Au(RC)NCs 的分解机制，该机制触发了Aβ原纤维分解的动态平衡。适当剂量（5μg·mL ^-1）的Au(RC)NCs的引入可以触发成熟Aβ原纤维的分解过程进入临界状态，此时如果没有更多的纳米分解剂，旧Aβ原纤维的破坏和新Aβ原纤维的形成因此处于永久动态平衡；相反，如果有更多的纳米解体剂（>10μg·mL^-1），则动态平衡倾向于向Aβ进一步解体的方向移动。此外，在细胞实验中Au(RC)NCs剂量超过10μg·mL^-1时对 Aβ诱导的细胞毒性表现出极好的保护作用。该研究不仅提出了淀粉样蛋白原纤维在纳米材料作用下可能的分解机制，而且提供了 Au(RC)NCs 作为一种有前途的高效纳米分解剂来分解多余的淀粉样蛋白聚集体。

示意图1：本文中的机理示意图

要点一： 

本研究合成了一种新的金纳米团簇Au（RC）NCs，研究其对Aβ原纤维的解聚活性。与之前工作中的其他分解剂相比，本工作中的Au（RC）NCs在分解预制Aβ原纤维方面表现出最佳效果，其特征是在剂量为10μg·mL ^-1时的超低表观完全分解浓度。

要点二： 

本文从动力学角度提出了一种可能的解聚机制，该机制基于Au（RC）NCs触发Aβ原纤维分解的动态平衡。过量的纳米分解剂（>10μg·mL ^-1）使动态平衡倾向于向Aβ进一步分解的方向转移。本研究不仅提出了淀粉样蛋白原纤维在纳米材料作用下可能的降解机制，而且还提供了Au（RC）NCs作为一种有希望的高效纳米分解剂来分解过量的淀粉样蛋白聚集体，这可能是淀粉样蛋白相关疾病的一种潜在治疗策略。

图1：Au（RC）NCs的合成与表征。（A）Au（RC）NCs合成过程示意图。Au（RC）NCs的电喷雾质谱（B）、XPS光谱（C）、TEM图像（D）、紫外-可见吸收光谱（E）和FT-IR光谱（F）。

图2：Au(RC)NCs对Aβ₄₀纤颤的影响。(A) 20μmolL^-1Aβ₄₀与0mgL^-1(黑色曲线)、1 mgL^-1 (红色曲线)、5 mgL^-1 (橙色曲线)、10 mgL^-1 (绿色曲线)和25 mgL^-1 (蓝色曲线) Au(RC)NCs在pH=7.4的PBS溶液中37℃时共孵育144 h的纤颤动力学(ThT测定)曲线。(B-E) 20μmolL^-1Aβ₄₀与1 (B)、5 (C)、10 (D)和25 (E) mgL^-1Au(RC)NCs共孵育144 h后的AFM图像。(F) AFM图像定量分析。(G-H) 20μmolL^-1Aβ₄₀不加(G)或与Au(RC)NCs (H)共孵育0(黑色曲线)、12(红色曲线)或24 (橙色曲线)小时的CD光谱。(I)利用DichroWeb对CD光谱进行二级结构含量定量分析。

图3: Au（RC）NCs对预制Aβ₄₀纤维的拆卸作用。（A-B）在25μg·mL ^-1的Au（RC）NCs存在下与预成熟Aβ₄₀原纤维（20μmol·L ^-1）共孵育0、3、6、12、24和48小时后的时间依赖性表观尺寸（A）和代表性数量分布（B）。（C-D）在不存在或存在25μg·mL ^-1的Au（RC）NCs的情况下与预成熟Aβ₄₀原纤维（20μmol·L ^-1）共孵育0、3、6、12、24和48小时后的代表性AFM图像（C）和相应的定量分析结果（D）。（E-F）25μg·mL ^-1的Au（RC）NCs与预成熟Aβ₄₀原纤维（20μmol·L ^-1）共孵育0、6、12、24和48小时的实时CD光谱监测（E）和相应的二级结构定量分析（F）。

图4：（A）20μmol·L ^-1Aβ₄₀溶在10 mmol·L ^-1PBS（pH=7.4，37℃）溶液中，在72小时添加不同剂量0（黑色）或1（红色）、5（橙色）、10（绿色）和25（蓝色）μg·mL ^-1的Au（RC）NCs的动力学（ThT荧光测定）曲线。（B）图4A红框中的动力学细节。（C）ThT和β片的分子对接结果。（D）当Au（RC）NCs分解成熟的Aβ原纤维时，溶液中游离ThT结合到分解的β片上的示意图。（E）20μmol·L ^-1Aβ₄₀在第12、24、36、48、60、72小时的不同时间点添加20μmol·L ^-1ThT的纤缠动力学曲线。（F）20μmol·L ^-1Aβ₄₀ 在72小时时添加20μmol·L ^-1ThT（橙色曲线）或25μg·mL ^-1Au（RC）NCs和20μmol·L ^–的ThT（蓝色曲线）的混合物的动力学曲线。

图5：从动力学角度提出了Au（RC）NCs分解预成熟Aβ纤维的可能机制。

图6：Au（RC）NCs对Aβ诱导的细胞毒性的保护作用。（A）0到100μg·mL ^-1不同浓度时PC-12细胞与Au（RC）NCs共孵育24小时后的存活率。（B）Aβ₄₀在不同浓度（0至25μg·mL ^-1）Au（RC）NCs处理后PC-12细胞的存活率。（C）20μmol·L ^-1Aβ₄₀在不存在（红色）或存在（蓝色）25μg·mL ^-1 Au（RC）NCs 3、6、12、24和48小时的情况下对PC-12细胞的存活率。（D-E）PC-12细胞与Aβ₄₀纤维在不存在（D）或与存在25μg·mL ^-1Au（RC）NCs（E）共同培养3小时、6小时和12小时下的细胞形态学。

参考文献

Guanbin Gaoa^1,*, Ting Zhang¹, Wenkang Zhang, Zhuoying Luo, Zijun Zhang, Zhenhua Gu,Liangchong Yu,Qinxue Mu, Taolei Sun*.High efficiency and related mechanism of Au(RC) nanoclusters on disaggregating Ab fibrils. Journal of Colloid and Interface Science . 2022, 621, 67-76.