淀粉样纤维作为典型的蛋白质聚集体，其分子构象变化与形成机制是探讨一系列神经退行性疾病病理过程、开发功能性生物材料的重要科学问题。Ninjurin-1（NINJ1）蛋白是多种类型细胞死亡的终末执行者，通过在细胞质膜上组装介导膜破裂。其N端两亲性α-螺旋被认为是执行该功能的关键结构域。此前研究发现，该结构域具有破膜特性，但相关分子机制尚不明确。
近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心等，结合常规和高速原子力显微镜、圆二色谱和冷冻电镜等技术，阐明了NINJ1蛋白N端结构域衍生肽HE30的破膜机理及其构象变化形成淀粉样纤维的动态转变特性。
研究发现，单体HE30通过非溶孔性的“地毯式”机制与脂膜相互作用，诱导膜厚度减小，从而破坏细胞膜。同时，HE30在溶液中自发经历从α-螺旋到β-折叠的构象转变，并进一步组装形成淀粉样纤维。这些纤维展现出环境响应性：在常温下主要形成非扭曲结构，而在升温条件下转变为左螺旋形态，并可进一步组装成高阶超螺旋纤维束。酸性环境促进纤维组装，但碱性条件可使纤维可逆性解聚回到α-螺旋单体构象。通过原位原子力显微镜实时成像技术，研究揭示了HE30纤维的两端非对称性生长机制。结合冷冻电镜技术，研究解析了螺旋纤维的两种形态，揭示其交叉β-折叠核心结构是由疏水相互作用和静电相互作用共同作用的分子基础。研究进一步将HE30纤维作为温度响应型模板，引导金纳米粒子组装成直线型和螺旋型两种不同超结构，展现了其在功能材料领域的应用潜力。
这一研究深化了科研人员对NINJ1介导质膜破裂机制的理解，为新型淀粉样纤维功能材料的开发和应用打下基础。
相关研究成果发表在ACS Nano上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等的支持。
供稿人：杨越
审核人：文成锋
