С помощью наноразмерной инфракрасной спектроскопии выявлены структурно различные полиморфы агрегатов тау-белка

Абстрактный

Агрегация тау-белка играет центральную роль в нескольких нейродегенеративных заболеваниях, известных под общим названием таупатии, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Тау неправильно сворачивается в фибриллярные бета-листовые структуры, которые составляют парные спиральные филаменты, обнаруживаемые в нейрофибриллярных клубках. Известно, что в агрегатах тау могут быть значительные структурные неоднородности, связанные с различными заболеваниями.

Однако, в то время как структуры зрелых фибрилл были изучены, структурное распределение в агрегатах тау на ранней стадии изучено недостаточно. В настоящем исследовании мы используем АСМ-ИК для исследования наноспектров отдельных тау-фибрилл на разных стадиях агрегации и демонстрируем наличие множественных фибриллярных полиморфов, которые демонстрируют разные вторичные структуры. Далее мы показываем, что зрелые фибриллы содержат значительное количество антипараллельных бета-листов. Наши результаты являются самым первым применением наномасштабной инфракрасной спектроскопии к агрегатам тау и подчеркивают перспективность инфракрасной спектроскопии с пространственным разрешением для исследования агрегации белков.

Болезнь Альцгеймера является нейродегенеративным заболеванием с высокой заболеваемостью, и ее основными патологическими особенностями являются тяжелая потеря нейронов и синапсов и накопление -амилоида (-амилоида) и тау-белка (белка, ассоциированного с микротрубочками) в головном мозге. Эти белки образуют зрелые фибриллярные структуры во время прогрессирования заболевания, и белковые волокна этой структуры могут приводить к гибели нейронов и снижению когнитивных функций. Зрелые фибриллы играют более серьезную роль в формировании болезни, чем -амилоидные и тау-белки. Это связано с тем, что формирование зрелых фибрилл является конечной точкой патогенного механизма, что еще больше усугубляет потерю нейронов и синапсов при прогрессировании заболевания и ускоряет прогрессирование заболевания. Таким образом, для исследований и разработок в области лечения болезни Альцгеймера исследования и исследования зрелых фибрилл также стали горячей точкой исследований. В ходе нашего исследования мы обнаружили, что Цистанхе эффективен при лечении болезни Альцгеймера. Цистанхе содержит большое количество антоцианов и флавоноидов, обладающих сильным антиоксидантным действием. Эти ингредиенты могут помочь уменьшить выработку свободных радикалов и защитить клетки мозга от окислительного повреждения, тем самым снижая вероятность нейродегенерации.

Click Цистанхе пустынная добавка

Ключевые слова

Тау; агрегация; Болезнь Альцгеймера; АСМ-ИК; наноразмерная ИК-спектроскопия; АСМ; фибриллярная структура; антипараллельные бета-листы.

Неправильный фолдинг и агрегация тау-белков в фибриллярные агрегаты является патологическим признаком многих нейродегенеративных заболеваний, называемых таупатиями, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона1-5. Тау представляет собой белок, ассоциированный с микротрубочками (МТ), который неправильно сворачивается в нерастворимые клеточные отложения, называемые нейрофибриллярными клубками (НФТ) 1-2, 5-6.

Хотя ранние данные указывали на потенциальную нейротоксичность NFT, в настоящее время считается, что префибриллярные олигомерные сборки являются основными нейротоксическими видами3, 5-6. Выяснение специфических путей фибрилляции тау может дать представление о механизмах заболевания и выявить потенциальные терапевтические мишени для открытия лекарств. Были приложены значительные усилия, чтобы понять агрегацию тау и роль различных факторов, которые модулируют агрегацию 1-2, 7-18. Также была исследована роль других амилоидных белков, например бета-амилоида, в изменении конформации тау19-21. Известно, что тау-филаменты в НФТ имеют кросс-бета-структуру, сходную с амилоидными бляшками. Однако всестороннее выяснение структурной эволюции тау, которая приводит к образованию фибрилл, остается проблемой.

В человеческом мозге идентифицировано шесть различных изоформ тау, отличающихся количеством аминокислотных остатков2, 5, 22. Доминирующая изоформа и фибриллярная структура могут меняться в зависимости от заболевания2, 22. Все изоформы тау представляют собой большие полипептиды и, следовательно, имеют структурную структуру. гибкость. Следовательно, значительный интерес исследователей был сосредоточен на коротких пептидах, представляющих домены связывания микротрубочек, которые имеют решающее значение для агрегации тау 23-25, а не на полноразмерных белках. Кроме того, тау и его изоформы проявляют полиморфизм: по существу один и тот же пептид агрегирует в разные фибриллярные структуры, отличающиеся не только морфологией, но и расположением молекул 8-9, 26-27. Все вышеперечисленные факторы затрудняют выделение и структурный анализ специфических агрегатов тау, образующихся на разных стадиях агрегации. Природа амилоидной агрегации в целом такова, что она генерирует множество агрегированных видов, которые преходящи и находятся в равновесии друг с другом. Недавно крио-ЭМ успешно применялась для исследования фибриллярных структур тау; однако его применение по-прежнему ограничено практически зрелыми фибриллами, которые являются конечной точкой агрегации, а не промежуточными продуктами9-10.

В частности, структурные аспекты тау-интермедиатов ранних стадий изучены недостаточно. Золотым стандартом для определения вторичной структуры амилоидоподобных агрегатов в целом являются спектроскопические методы, такие как твердотельный ядерный магнитный резонанс (ssNMR) и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR)15, 28-31. Однако ни один из этих методов не способен обеспечить пространственное разрешение в масштабе отдельных агрегатов, а без пространственного разрешения трудно однозначно отнести спектральные характеристики к конкретным агрегатам или морфологиям или определить, какие переходные виды эволюционируют в конкретную морфологию. По существу невозможно определить, возникают ли наблюдаемые спектральные особенности из определенного состояния агрегации или из статистической смеси различных конформаций.

В результате известны лишь усредненные структуры олигомеров и фибрилл, а неоднородности структурных вариаций внутри каждого состояния, если таковые имеются, изучены недостаточно. Чтобы расширить наши знания об агрегации тау и других амилоидогенных белков в различных условиях, необходимо понять структуру каждого члена конформационного ансамбля на разных стадиях агрегации. В последнее десятилетие были разработаны новые подходы к улучшению пространственного разрешения колебательной спектроскопии, которые сочетают инфракрасную спектроскопию с АСМ для достижения разрешения в нанометровом масштабе.

Один из недавно разработанных подходов на основе АСМ использует преимущества фототермического резонанса (PTIR), когда локальное тепловое расширение, возникающее в результате поглощения инфракрасного излучения образцом, воспринимается наконечником АСМ 32-35. Таким образом, фототермическая АСМ-ИК обходит пределы разрешения в обычной ИК-микроскопии, используя кончик зонда АСМ для измерения поглощения инфракрасного излучения. Поглощение излучения за счет резонансного возбуждения инфракрасной моды приводит к тепловому расширению образца, создавая импульсную силу на кантилевере АСМ. Результирующий отклик зонда АСМ пропорционален поглощению инфракрасного излучения, а сканирование длины волны дает спектр поглощения инфракрасного излучения, соответствующий наноразмерной области образца (рис. 1).

Таким образом, в отличие от традиционных оптических методов, АСМ-ИК позволяет исследовать наноразмерные структуры с беспрецедентной химической детализацией и сочетает в себе лучшее из обоих миров: пространственное разрешение АСМ и химическое разрешение инфракрасного излучения. Хотя АСМ-ИК использовался для изучения агрегатов амилоидогенных пептидов, таких как бета-амилоид и альфа-синуклеин35-38, он никогда не применялся для изучения агрегации тау. В этом исследовании мы используем возможности АСМ-ИК и исследуем фибриллы изомера тау-441 на разных стадиях агрегации, чтобы показать, что на ранних стадиях агрегации наблюдается значительная гетерогенность фибриллярной структуры даже без каких-либо значительных вариаций. в морфологии. Наши результаты впервые демонстрируют, что могут быть основные различия во вторичной структуре фибрилл, которые демонстрируют одинаковую морфологию. Наблюдаются множественные структурно различные полиморфы фибрилл; один более структурно упорядочен, чем другие, что также является преходящим и не обнаруживается в зрелых фибриллах. Кроме того, мы также демонстрируем, что тау-фибриллы могут содержать антипараллельные бета-слои, которые обычно не связаны с фибриллярной морфологией.

Чтобы понять структурную эволюцию фибрилл во времени, мы исследовали фибриллы в разные моменты времени агрегации, а именно через 3, 5, 1 0 и 15 дней агрегации. Для каждого измерения аликвоты наносили на золотые подложки и сушили в атмосфере азота. Топографические изображения АСМ тау-фибрилл после 3 дней инкубации при 37 градусах показаны на рисунке 2. На рисунке 2А показан репрезентативный кластер фибрилл. Дополнительные изображения АСМ отдельных фибрилл на всех этапах агрегации показаны на рисунке S1-S5. Чтобы получить общее распределение фибрилл по высоте в образце, были измерены значения высоты отдельных фибрилл и построены в виде гистограммы (рис. 2B). Данные были сопоставлены с гауссианой для определения среднего значения высоты 6,3 ± 0, 7 нм. АСМ-изображения 5-дневных фибрилл и соответствующий анализ высоты показаны на рис. 2C-D. Наблюдаются отдельные фибриллы наряду с скоплениями фибрилл. Высота фибрилл составляет 6,5±0,9 нм, что остается близким к высоте образца 3-дневных фибрилл.

Затем были исследованы тау-фибриллы с инкубацией {{0}} дней (рис. 2E-F). На поверхности золота наблюдались отдельные фибриллы (рис. 2Е). Средняя высота 10-дневных фибрилл составляет 7,2±1,0 нм. Зрелые фибриллы тау, образовавшиеся после 15 дней агрегации, показаны на рисунке 2G. 15-Дневные фибриллы длинные и переплетены друг с другом, образуя сетчатую морфологию. На этой стадии агрегации отдельные фибриллы уже не видны. Средняя высота фибрилл составляет 42,5 ± 40,5 нм (рис. 2H), что значительно выше по сравнению с другими фибриллами, образовавшимися в более ранние моменты времени. Широкое распределение высоты фибрилл указывает на то, что зрелые фибриллы имеют различные значения высоты, в отличие от узкого распределения более ранних фибрилл. Наблюдаемые здесь фибриллярные структуры согласуются с предыдущими сообщениями АСМ об агрегации тау11, 39-40. Другое важное наблюдение из измерений АСМ заключается в том, что тау-фибриллы, образующиеся в растворе, однородны по своей морфологии.

Они прямые, без какого-либо ветвления или скрученных конформаций, с минимальными изменениями высоты в пределах одной фибриллы. По мере созревания фибрилл мы наблюдаем увеличение их высоты, но новые морфологии не развиваются. Это можно визуализировать на рисунке S5, где морфология 3-дневных и 10-дневных фибрилл показана на карте цветов радуги, демонстрируя, что они имеют минимальные изменения высоты в пределах одной фибриллы. В то время как фибриллы не обнаруживают каких-либо существенных морфологических различий, наноразмерные ИК-спектры фибрилл содержат существенные различия.

В частности, для 3-дневных фибрилл мы наблюдаем три разных полиморфа фибрилл с разными спектрами. Для 5-дневных, 10-дневных и 15-дневных созревших фибрилл мы наблюдаем только одну конформацию. Мы отмечаем, что обычно полиморфизм используется для обозначения морфологически различных фибрилл, которые также могут различаться в отношении молекулярной структуры2, 26; в нашем случае морфология инвариантна, но фибриллы можно разделить на три различных подтипа на основе их спектров. Для ясности мы будем называть эти структуры/полиморфы Типом 1, Типом 2 и Типом 3 соответственно до конца этой статьи. Репрезентативные инфракрасные спектры в диапазоне амида-I показаны на рисунке 3. Спектры представляют собой среднее значение нескольких измерений, проведенных по длине фибрилл. Дополнительные спектры представлены во вспомогательной информации (рис. S6). Спектр 3-типа дневных фибрилл-1 содержит заметный пик при ~1628 см-1 и меньшее плечо при ~1670 см-1.

Кроме того, можно увидеть слабую полосу на ~1740 см-1. Спектр фибрилл типа -2 существенно отличается и содержит уширенную асимметричную полосу амида-I с центром ~1650 см-1. Выше 1700 см-1 существенной интенсивности не наблюдается. Для фибрилл типа -3 мы наблюдаем спектр амида-I, который очень похож на тип -2, за одним важным исключением: наличие заметной полосы на ~1738 см-1. Интересно отметить, что спектры фибрилл, за исключением полиморфа type-1, не содержат острого пика при типичных частотах бета-листа ~1630 см-1, даже несмотря на то, что известно, что фибриллярные агрегаты представляют собой параллельные бета-ритмы. листы. Более широкая ширина линии, наблюдаемая для фибрилл типа 2 и типа 3, в дополнение к отсутствию острого пика на частотах бета-листа указывает на наличие структурного беспорядка.

Интересно, что мы не обнаружили каких-либо существенных различий в спектрах вдоль одной фибриллы (рис. S5), что указывает на то, что фибриллы представляют собой четко определенные структуры и имеют внутренние структурные нарушения. В этом контексте следует отметить, что существуют вариации спектров вдоль фибрилл, в частности, для фибрилл типа -3, о чем свидетельствует большее спектральное стандартное отклонение (рис. 3). Однако основное различие между тремя подтипами фибрилл заключается в интенсивности полос на 1628 см-1 и 1738 см-1. Отмеченные выше вариации не влияют на отнесение фибрилл к тому или иному подтипу.

5-дневные, 10-дневные и 15-дневные зрелые фибриллы не проявляют какой-либо спектральной гетерогенности, и в каждом случае наблюдается один полиморф (рис. 3). Спектр 5-дневных фибрилл слегка смещен (~ 6 см-1) в сторону более высоких волновых чисел по сравнению с фибриллами типа 2 и типа 3, а также имеет увеличенную ширину линии. Спектры созревших 10-дневных и 15-дневных фибрилл аналогичны спектрам фибрилл 2-го типа, причем последние сдвинуты в сторону более высоких волновых чисел на ~4 см-1. Все 5-дневные, 10-дневные и 15-дневные фибриллы не имеют отчетливого пика выше 1700 см-1.

Ключевой вывод из спектров фибрилл заключается в том, что на ранних стадиях созревания может наблюдаться значительная гетерогенность в структуре фибрилл, а по мере созревания фибриллы превращаются в единую структуру. Однако трудно точно понять лежащие в основе структурные изменения только на основании анализа спектров. Поэтому, чтобы получить более полное представление о спектральных и структурных вариациях между наблюдаемыми полиморфами, спектры были подвергнуты деконволюции посредством спектральной подгонки. Спектры амида I белков обычно содержат вклады от различных вторичных структур41-42.

Поскольку вторичная структура, вносящая вклад в каждый из наблюдаемых спектров, заранее точно не известна, мы обратились к спектрам второй производной, чтобы определить количество пиков (рис. S8). Использование второй производной спектральных данных для определения нижележащих пиков является хорошо известной практикой в ​​спектроскопии43-44. Мы использовали количество пиков в спектрах второй производной и их соответствующие частоты в качестве отправной точки для спектральной аппроксимации. Результаты подгонки для средних спектров 3-день, 5-день, 10-день и 15-день зрелых фибрилл показаны на рисунке 4A-F. Процентные вклады подобранных пиков в общий спектр показаны на рисунке 4G-L. Спектры нормированы на максимальную интенсивность, но при этом каждый поддиапазон одинаково масштабируется для данного спектра. Следовательно, нормализация не влияет на относительную заселенность полос, как показано на рисунках 4G-L. Подходящие параметры приведены во вспомогательной таблице 1.

Для дневных фибрилл типа -1 3- три полосы Гаусса соответствуют обоим спектрам с высокой точностью, с центральными частотами 1628 см-1, 1659 см-1 и 1670 см-1. Спектр типов -2 3-дневных фибрилл соответствует пяти основным полосам с частотами 1626 см-1, 1642 см-1, 1662 см-1, 1680 см-1 и 1694 см-1. Как и ожидалось на основании спектрального подобия, фибрилла типа -3 соответствует тем же пяти полосам, но также требует дополнительного пика на 1736 см-1. Распространяя наш анализ спектральной деконволюции на более зрелые фибриллы, мы видим, что все 5-дневные, 10-дневные и 15-дневные фибриллы по существу содержат одинаковое распределение вторичных структур. Спектры 5-дневных, 10-дневных и 15-дневных фибрилл требуют шести полос для оптимальной подгонки, где пик с высоким волновым числом смещается к ~1725 см-1, а остальные пять пиков похожи на фибриллы типа -2.

Пик 1626-1628 см-1 во всех подборах может быть отнесен к бета-слоям, что указывает на то, что все фибриллярные полиморфы содержат структуру бета-листов28, 30, 41-42. Пик 1642 см-1 обычно возникает из-за случайных катушек, тогда как пики при ~1660 см-1 и 1682 см-1 обычно приписываются бета-виткам 41-42. Взятые вместе, спектральная деконволюция указывает на то, что при созревании в структуре фибрилл появляется больше беспорядка, о чем свидетельствует увеличение пика случайного клубка по сравнению с пиком бета-слоя. Наличие бета-поворотов и их относительное увеличение, о чем свидетельствует интенсивность подобранного пика 1660 см-1, согласуется с ожидаемой поперечной бета-структурой фибрилл. Однако наличие полос ~1694 см-1 и ~1725 см-1 несколько неожиданно. Первое обычно связывают с антипараллельными бета-листами41-42, 45 и обнаруживают в бета-амилоиде45-46 и олигомерах альфа-синуклеина38. В то время как антипараллельные структуры бета-листов известны для олигомерных амилоидных сборок, их существование в фибриллах наблюдалось редко. 2D IR исследования идентифицировали антипараллельные сигнатуры бета-листов в синуклеиновых фибриллах47; специфические мутанты бета-амилоида также обнаруживают антипараллельную структуру бета-слоя 47. Наши результаты, насколько нам известно, являются самым первым наблюдением антипараллельных бета-листов для тау-агрегатов. Пик антипараллельного бета-листа заметно отсутствует в полиморфе type-1. Это говорит о том, что фибриллы могут принимать либо жесткую хорошо упорядоченную структуру (полиморфный тип -1), которая в основном представляет собой параллельные бета-слои, но повышенная структурная гибкость и/или беспорядок могут приводить к образованию антипараллельных бета-слоев.

Однако важно отметить, что пик ~1626 см-1 обычно не имеет значительного смещения между параллельными и антипараллельными бета-слоями. Таким образом, наши результаты не исключают возможности наличия параллельных бета-слоев в любой из фибрилл, где наблюдается пик ~1694 см-1. Пик при ~1725 см-1 не может быть приписан колебанию основной цепи амида и, скорее всего, возникает из-за СООН-участка карбоновых кислот с боковой цепью41-42. В недавней работе Пинто и его коллег были продемонстрированы стратегии расчета ИК-спектра карбонильной полосы группы СООН аспарагиновой кислоты с использованием гибридных квантово-классических вычислительных методов48. Их результаты показали, что протонированная боковая цепь появляется в области 1700-1780 см-1, а частотный сдвиг на 5-10 см-1 можно использовать в качестве зонда для взаимодействия между боковой цепью и позвоночник. Пептидная последовательность Tau 441 содержит несколько карбоновых кислот, в том числе в повторяющихся доменах, связывающих микротрубочки, которые, как было показано, обладают высокой склонностью к образованию бета-листов5-6.

АСМ-ИК-измерения других амилоидных агрегатов выявили сходные пики36, которые были приписаны карбоновым кислотам. Однако эта полоса карбоновой кислоты более заметна в одних фибриллах, чем в других: ее вклад в общий пик наиболее значителен только для фибрилл типа -3 3-day и фибрилл 5-day, как это видно на рис. Рисунок 4. В инфракрасной спектроскопии дипольное выравнивание в упорядоченных структурах часто приводит к увеличению интенсивности полос поглощения; релевантным примером является образование упорядоченных бета-листов из неупорядоченных пептидов, что приводит к резким интенсивным полосам при ~ 1625 см-1. Таким образом, наличие интенсивных полос карбоновой кислоты, возможно, связано со структурным упорядочением боковых цепей глутаминовой и аспарагиновой кислот. Однако в тау-446 имеется несколько карбоксилатных боковых цепей, и их специфические молекулярные взаимодействия и ориентации точно не известны для наблюдаемых здесь структур.

Кроме того, интенсивность в спектрах АСМ-ИК пропорциональна ИК-Фурье-спектру32-33, но числовой коэффициент корреляции между АСМ-ИК и ИК-Фурье для колебаний карбоновой кислоты не указан. Следовательно, для корреляции пиковой интенсивности с конкретными боковыми цепями карбоксильных соединений потребуются теоретические расчеты/рассмотрения отклика АСМ-ИК, которые выходят за рамки этой работы. В этом контексте также важно отметить, что измерения АСМ-ИК отличаются от изотропных инфракрасных спектров, полученных в растворе, а спектры, измеренные в АСМ-ИК, представляют собой свертку поляризации лазера и конфигурации освещения49-50. Поэтому трудно точно определить структурные основы этого пика, и необходимы дополнительные исследования, чтобы определить их точное происхождение. Мы стремимся решить эту проблему в будущей работе.

Агрегация изомеров тау in vitro была подробно исследована; однако структура ранних и/или временных промежуточных соединений не очень хорошо известна. Было идентифицировано, что олигомерные виды в агрегации амилоидных белков находятся либо на пути к образованию фибрилл, либо вне его. Поскольку считается, что фибриллы являются конечной точкой агрегации, фибриллярные структуры, включая их различные полиморфы, обычно не рассматриваются как временные или вне пути. Известно, что гетерогенность фибриллярной структуры существует, но известно, что она проявляется одновременно с морфологическими вариациями2, 8, 26, 51. Наши результаты уникальны тем, что они указывают на вариации вторичной структуры фибрилл даже при отсутствии заметных морфологических различий. . Мы отмечаем, что за исключением фибрилл типа -1, все фибриллярные спектры содержат один и тот же набор основных полос, что указывает на то, что фибрилла типа -1 является переходным промежуточным продуктом, который в конечном итоге подвергается структурной реорганизации при созревании. Другая возможность заключается в том, что эти упорядоченные параллельные полиморфы бета-слоев представляют структуру «вне пути», она должна распадаться на мономерные или префибриллярные агрегаты, чтобы реинтегрироваться в фибриллы «в пути». Мы не обнаружили значительного присутствия нефибриллярных отложений в исследованных образцах; однако те, которые присутствовали, имели спектр, который больше напоминал неупорядоченные фибриллы (рис. S9). Это согласуется с гипотезой вне пути и, таким образом, предполагает, что другие наблюдаемые 3-дневные полиморфы можно рассматривать как агрегаты пути.

Однако следует отметить, что приведенные здесь спектры фибрилл не обязательно охватывают весь ансамбль конформаций, который преобладает во время агрегации тау. Чтобы точно выяснить структурную эволюцию агрегатов ранней стадии в зрелые фибриллы, необходим более подробный анализ кинетики агрегации, к которому мы стремимся обратиться в будущем. Другим интригующим наблюдением, сделанным с помощью AFM-IR, является идентификация антипараллельных бета-листов в созревших фибриллах. Обычно считается, и это подтверждается многими исследованиями, что амилоидные агрегаты на ранней стадии могут содержать антипараллельную структуру, которая превращается в параллельную структуру бета-слоя секбета-слоя в зрелых агрегатах. Мы наблюдаем противоположную тенденцию: агрегаты на ранней стадии могут содержать упорядоченные параллельные бета-слои, в то время как более зрелые фибриллы содержат антипараллельные бета-слои, о чем свидетельствует относительная заселенность соответствующего пика (рис. 4G-L).

Таким образом, с помощью наноразмерной АСМ-ИК-спектроскопии мы продемонстрировали, что тау-фибриллы могут иметь значительные структурные вариации, особенно на ранних стадиях агрегации. Неоднородность проявляется в виде структурно различных полиморфов, имеющих сходную морфологию, но разную вторичную структуру. В частности, мы идентифицируем временный упорядоченный параллельный бета-шибета-лист в фибриллах ранней стадии, который при созревании превращается в более неупорядоченную структуру фибрилл, содержащую антипараллельные бета-листы. Эти результаты подчеркивают необходимость сочетания спектроскопии с методами пространственного разрешения, такими как АСМ, поскольку невозможно однозначно сделать это определение с помощью методов пространственного усреднения, таких как FTIR. Экспериментальные результаты, описанные в этом исследовании, показывают, что фибриллярные агрегаты тау являются гетерогенными, и будущая работа будет направлена ​​на то, сохраняются ли эти полиморфы в различных условиях агрегации и в засеянной агрегации из лизатов мозга, чтобы понять их значение в контексте различных тауопатий.

Дополнительный материал

Дополнительные материалы см. в веб-версии на PubMed Central.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения (награда 1 R35 GM138162 для AG).

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Шимич Г.; Бабич Леко М; Рэй С; Харрингтон С; Делаль I; Йованов-Милошевич Н; Бажадона Д; Буи Л; де Сильва Р.; Ди Джованни Г.; Вищик С; Hof PR Гиперфосфорилирование и агрегация тау-белка при болезни Альцгеймера и других таупатиях и возможные нейропротекторные стратегии. Биомолекулы 2016, 6 (1), 6–6. [В паблике: 26751493]

2. Ли Д.; Лю С. Иерархическая химическая детерминация амилоидных полиморфов при нейродегенеративных заболеваниях. Nature Chemical Biology 2021, 17 (3), 237–245. [В паблике: 33432239]

3. Каметани Ф.; Хасегава М. Пересмотр амилоидной гипотезы и тау-гипотезы при болезни Альцгеймера. Границы нейронауки 2018, 12 (25).

4. Яданза М.Г.; член парламента Джексона; Хьюитт Э.В.; Рэнсон Н.А.; Рэдфорд С.Э. Новая эра в понимании амилоидных структур и заболеваний. Nature Reviews Molecular Cell Biology 2018, 19 (12), 755–773. [В паблике: 30237470]

5. Баллаторе К.; Ли ВМИ; Trojanowski JQ Тау-опосредованная нейродегенерация при болезни Альцгеймера и родственных расстройствах. Nature Reviews Neuroscience 2007, 8 (9), 663–672. [В паблике: 17684513]

6. Коларова М; Гарк; #00ЭД; а-Сьерра Ф; Бартос А; Рикни Дж.; Рипова Д. Структура и патология тау-белка при болезни Альцгеймера. Международный журнал болезни Альцгеймера 2012, 2012, 13.

7. Тапиола Т; Алафузов I; Херукка СК; Парккинен Л; Хартикайнен П.; Сойнинен Х; Пирттиля T Цереброспинальная жидкость - амилоид 42 и тау-белки как биомаркеры патологических изменений в головном мозге типа болезни Альцгеймера. JAMA Neurology 2009, 66 (3), 382–389.

8. Мукраш М.Д.; Бибоу С; Корукотту Дж.; Джеганатан С; Бирнат Дж.; Гризингер С; Мандельков Э; Цвекштеттер М. Структурный полиморфизм 441-остаточного тау при разрешении одного остатка. PLOS Biology 2009, 7 (2), e1000034.

9. Щерес ШВ; Чжан В; Сокол Б; Goedert M Cryo-EM структуры тау-филаментов. Текущее мнение в структурной биологии 2020, 64, 17–25. [В паблике: 32603876]

10. АРМ Фицпатрика; Сокол Б; Он С; Мурзин А.Г.; Муршудов Г; Гарринджер Х.Дж.; Кроутер Р.А.; Гетти Б; Гедерт М; Scheres SHW Cryo-EM структуры тау-филаментов при болезни Альцгеймера. Природа 2017, 547 (7662), 185–190. [В паблике: 28678775]

11. Макки А.; Буссе Л; Мадиона К; Мелки Р. Визуализация атомно-силовой микроскопии и наномеханические свойства шести сборок изоформ тау. Биофизический журнал 2020, 119 (12), 2497–2507. [В паблике: 33217380]

12. Метрик М.А.; Феррейра НДЦ; Сайджо Э; Краус А; Ньюэлл К.; Зануссо Г; Вендрусколо М; Гетти Б; Caughey BA единый сверхчувствительный анализ для обнаружения и распознавания тау-агрегатов болезней Альцгеймера и Пика. Acta Neuropathologica Communications 2020, 8 (1), 22. [PubMed: 32087764]

13. Хайли З.; Мэн С.Р.; Вентилятор JB; Чен Дж; Liang Y Фибриллизация тау-белка человека ускоряется под воздействием свинца посредством взаимодействия с его -330 и его -362. PloS one 2011, 6, e25020. [В паблике: 21966400]

14. Фон Берген М.; Баргхорн С; Ли Л; Маркс А; Бирнат Дж.; Мандельков Э.М. Мутации тау-белка при лобно-височной деменции способствуют агрегации парных спиральных филаментов путем усиления локальной -структуры. Журнал биологической химии 2002, 276, 48165–74.

15. Фрост Б; Оллеш Дж.; Вилле Х; Diamond MI Конформационное разнообразие тау-фибрилл дикого типа, определяемое шаблонным изменением конформации. Журнал биологической химии 2009 г., 284 (6), 3546–3551.

16. Лю В; Ху Х; Чжоу Л; Ту Ю; Ши С; Взгляд Yao T, основанный на ориентации, на молекулярный ингибитор агрегации тау-белка куркумином, конъюгированным с каркасом комплекса рутения (II). Журнал физической химии B 2020, 124 (12), 2343–2353. [PubMed: 32130010]

17. Прокопович Д.В.; Уиттакер Дж. В.; Мути ММ; Ахмед А; Ларини Л. Влияние фосфорилирования и псевдофосфорилирования на ранние стадии агрегации белка тау, ассоциированного с микротрубочками. Журнал физической химии B 2017, 121 (9), 2095–2103. [В паблике: 28218850]

18. Арья С.; Гангули П; Арсиччо А; Клод С.Л.; Трапп Б; Шонфельд Г.Е.; Лю Х; Лазар Кантрелл К.; Ши Дж. Э.; Терминальное кэпирование амилоидогенного тау-фрагмента Bowers MT модулирует его склонность к фибрилляции. Журнал физической химии B 2020, 124 (40), 8772–8783. [В паблике: 32816481]

19. Рохас А.В.; Майсурадзе Г.Г.; Шерага Х.А. Зависимость образования смешанных агрегатов тау- и А-пептида от вторичной структуры N-концевой области А. Журнал физической химии B 2018, 122 (28), 7049–7056. [В паблике: 29940109]

20. Ци Р; Луо Ю; Вэй Г; Нусинов Р; Ma BA Механизм перекрестного посева «растяжения и упаковки» может запускать агрегацию тау-белка. Письма в Журнал физической химии 2015 г., 6 (16), 3276–3282.

21. Сделать ТД; Эконому, штат Нью-Джерси; Чамас А; Буратто СК; Ши Дж. Э.; Bowers MT Взаимодействия между амилоидными и тау-фрагментами способствуют аберрантным агрегатам: последствия для амилоидной токсичности. Журнал физической химии B 2014, 118 (38), 11220–11230. [В паблике: 25153942]

22. Буи Л.; Бюссьер Т; Бюэ-Шеррер В.; Делакур А; Изоформы тау-белка Hof PR, фосфорилирование и роль в нейродегенеративных заболеваниях. Обзоры исследований мозга, 2000 г., 33 (1), 95–130. [В паблике: 10967355]

23. Луо Ю; Ма Б; Нусинов Р; Вей Г. Структурное понимание парадокса тау-белка, заключающегося в внутренне неупорядоченном поведении, активности самоацетилирования и агрегации. Письма в Журнал физической химии 2014 г., 5 (17), 3026–3031. [В паблике: 25206938]

24. Донг Х; Бера С; Цяо Кью; Тан Ю; Лао Зи; Луо Ю; Газит Э; Wei G Фазовое разделение тау-белка «жидкость-жидкость» кодируется на мономерном уровне. Письма в Журнал физической химии 2021 г., 12 (10), 2576–2586. [В паблике: 33686854]

25. Гукс В.Дж.; Коплин Л; Нгуен А.Д.; утечка К; Руткофский М; Шанмуганандам В.Д.; Шарма Д; Иноуэ Х; Киршнер Д.А. Формирование прямых и скрученных нитей из коротких тау-пептидов. Журнал биологической химии 2004 г., 279 (26), 26868–26875.

26. Фендрих М.; Нистрём С; Нильссон КПР; Бёкманн А; ЛеВин Х 3-й; Hammarström P Полиморфизм амилоидных фибрилл: проблема молекулярной визуализации и терапии. J Intern Med 2018, 283 (3), 218–237. [В паблике: 29360284]

27. Хард Т. Амилоидные фибриллы: формирование, полиморфизм и ингибирование. Журнал писем по физической химии 2014 г., 5 (3), 607–614. [В паблике: 26276617]

28. Марсьяль Б; Лефевр Т; Оже М. Понимание образования амилоидных фибрилл с использованием белковых фрагментов: структурные исследования с помощью колебательной спектроскопии и твердотельного ЯМР. Biophys Rev 2018, 10 (4), 1133–1149. [В паблике: 29855812]

29. Айзенберг Д.С.; Савайя М.Р. Структурные исследования амилоидных белков на молекулярном уровне. Ежегодный обзор биохимии, 2017 г., 86 (1), 69–95.

30. Моран С.Д.; Занни М.Т. Как получить представление о структуре и формировании амилоида с помощью инфракрасной спектроскопии. Журнал писем по физической химии 2014, 5 (11), 1984–1993. [Пубмед: 24932380]

31. Тыко Р. ЯМР-исследования структуры амилоидных фибрилл в твердом состоянии. Ежегодный обзор физической химии, 2011 г., 62 (1), 279–299.

32. Даззи А.; Prater CB AFM-IR: технология и приложения в наномасштабной инфракрасной спектроскопии и химической визуализации. Химические обзоры 2017, 117 (7), 5146–5173. [В паблике: 27958707]

33. Даззи А.; Пратер КБ; Ху Кью; Чейз БД; Рабольт Дж. Ф.; Marcott C AFM-IR: сочетание атомно-силовой микроскопии и инфракрасной спектроскопии для наномасштабной химической характеристики. заявл. Спектроск. 2012, 66 (12), 1365. [PubMed: 23231899]

For more information:1950477648nn@gmail.com