铝对人体生物毒性新分子机制获揭示

　　中科院上海应用物理所科研人员与中国石油大学教授黄方等合作，采用量子计算、经典分子动力学模拟与同步辐射能谱等谱学实验相结合的方法，研究了铝对蛋白结构的影响，提出了一种铝对人体生物毒性的新分子机制。相关成果日前作为首页插图发表于德国《应用化学》杂志。

　　上世纪90年代，有研究证实铝对人体有害，长期摄入可能导致老年痴呆症等神经系统疾病，甚至影响儿童的生长、发育和智力。但铝如何与蛋白作用导致生物毒性的分子机理尚不清楚。

　　上海应物所研究员宋波、高兴宇、方海平等，根据铝具有的离子键和共价键共存化学特性，提出铝离子能与神经退行性疾病相关的蛋白骨架上的氮原子、氧原子同时形成化学键，导致环状结构，进而破坏蛋白二级结构，使蛋白产生不可逆的变性和积聚。

　　研究人员以PGK蛋白为例，通过同步辐射能谱、X射线光电子谱（XPS）、圆二色谱（CD）、核磁共振谱（NMR）等实验证明了该推断：CD实验显示，铝离子可使PGK蛋白产生不可逆变性、积聚；同步辐射能谱和XPS实验表明，蛋白积聚物上的铝离子被显著还原，与理论计算得到的铝离子性质相一致；NMR实验显示，积聚物的蛋白骨架上存在氮原子与铝离子的共价键。

　　专家认为，铝离子与蛋白结合、在蛋白骨架上诱导的环状结构，作为一种新的作用形式，为理解金属离子与生物分子的作用机理提供了新视角，也对揭示大脑相关疾病的分子机制有重要意义。

　　宋波表示，该研究成果有望在相关疾病的预防、药物设计以及生物纳米技术、环境治理等领域得到广泛应用。