釉原蛋白衍生多肽促进牙釉质仿生再矿化的机制研究
作者单位：口腔疾病防治全国重点实验室国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院牙体牙髓病科
会议名称：《第十六次全国牙体牙髓病学学术大会》
会议日期：2023年
学科分类：1003[医学-口腔医学] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学]
关 键 词：釉原蛋白 多肽 牙釉质 仿生再矿化 机制 计算机模拟
摘 要：目的:釉原蛋白及其衍生多肽已被证明具有良好的促牙釉质仿生再矿化效果,然而它们的具体作用机制少有研究。本研究旨在联合实验和计算机模拟的手段,进一步揭示釉原蛋白衍生多肽QP5调控牙釉质仿生再矿化的分子机制。方法:多肽QP5被分成(QPX)5及C-tail两个结构区段,利用圆二色谱、傅立叶变换红外光谱、Zeta电位和X射线衍射揭示溶液体系中多肽与成核矿物之间的相互作用。通过表面显微硬度测试、原子力显微镜、扫描电镜和X射线衍射对多肽诱导的牙釉质再矿化层进行表征。此外,利用分子动力学模拟技术,揭示再矿化系统中QP5、釉质和离子之间的相互作用机制。结果:多肽QP5可以通过两个结构区段吸附成核矿物表面,进而抑制溶液中的自发成核过程。与(QPX)5区段相比,由C-tail区段诱导的再矿化牙釉质具有更高的表面显微硬度恢复率、更小的表面粗糙度和更仿生的再生晶体。QP5本身表现出最佳的促牙釉质仿生再矿化效果,诱导形成了类牙釉质样结构。分子动力学模拟结果表明,QP5在模拟过程中构象变化较大,主要表现为β-弯曲、β-转角和无规则卷曲结构。QP5可通过其C-tail区段中带负电的氨基酸残基稳定吸附在牙釉质表面,再从溶液中募集钙离子,作为模板引导新生晶体在牙釉质表面成核、生长及定向排列。结论:C-tail区段对多肽QP5诱导类牙釉质样晶体形成方面具有重要作用。多肽QP5可通过其C-tail区段静电吸附牙釉质表面,并从溶液中募集钙离子,进而促进牙釉质仿生再矿化。本研究首次从实验和计算机模拟相结合的角度揭示了釉原蛋白衍生多肽QP5调控牙釉质仿生再矿化的机制,为多肽QP5的进一步改良和临床转化奠定了理论基础。