stringtranslate.com

Амилоид

Микрофотография, показывающая отложения амилоида (розовые) в тонком кишечнике . Двенадцатиперстная кишка с отложениями амилоида в собственной пластинке. Амилоид выглядит как гомогенный розовый материал в собственной пластинке и вокруг кровеносных сосудов. Увеличение 20×.

Амилоиды представляют собой агрегаты белков, характеризующиеся фибриллярной морфологией, обычно диаметром 7–13 нм , вторичной структурой β -слоя (известной как перекрестная β) и способностью окрашиваться определенными красителями, такими как Конго красный . [1] В организме человека амилоиды связаны с развитием различных заболеваний . [2] Патогенные амилоиды образуются, когда ранее здоровые белки теряют свою нормальную структуру и физиологические функции ( неправильное сворачивание ) и образуют фиброзные отложения внутри и вокруг клеток. Эти процессы неправильного сворачивания и отложения белков нарушают здоровую функцию тканей и органов.

Такие амилоиды были связаны (но не обязательно как причина) с более чем 50 [2] [3] болезнями человека, известными как амилоидоз , и могут играть роль в некоторых нейродегенеративных заболеваниях . [2] [4] Некоторые из этих заболеваний в основном спорадические, и только несколько случаев являются семейными . Другие являются только семейными . Некоторые являются результатом медицинского лечения . Прионы являются инфекционной формой амилоидов, которая может выступать в качестве шаблона для преобразования других неинфекционных форм. [5] Амилоиды также могут иметь нормальные биологические функции; например, при образовании фимбрий у некоторых родов бактерий , передаче эпигенетических признаков у грибов, а также при отложении пигмента и выделении гормонов у людей. [6]

Известно, что амилоиды возникают из многих различных белков. [2] [7] Эти полипептидные цепи обычно образуют структуры β-листов , которые объединяются в длинные волокна; однако идентичные полипептиды могут складываться в несколько различных конформаций амилоида. [8] Разнообразие конформаций могло привести к различным формам прионных заболеваний . [6]

Необычная вторичная структура, называемая α-слоем, была предложена в качестве токсичного компонента белков-предшественников амилоида [9] , но эта идея в настоящее время не получила широкого признания.

Амилоид пентамера приона HET-s(218-289), Podospora anserina ( PDB : 2rnm ​)

Определение

Название амилоид происходит от ранней ошибочной идентификации Рудольфом Вирховом этого вещества как крахмала ( amylum на латыни , от древнегреческого : ἄμυλον , романизированного :  amylon ), основанной на грубых методах окрашивания йодом . В течение некоторого времени научное сообщество спорило о том, являются ли амилоидные отложения жировыми отложениями или отложениями углеводов , пока, наконец, не было обнаружено (в 1859 году), что они, по сути, являются отложениями альбумоидного белкового материала. [10]

Белки, образующие амилоиды при заболеваниях

На сегодняшний день обнаружено , что 37 человеческих белков образуют амилоид при патологии и связаны с четко определенными заболеваниями . [2] Международное общество амилоидоза классифицирует амилоидные фибриллы и связанные с ними заболевания на основе связанных с ними белков (например, ATTR — это группа заболеваний и связанных с ними фибрилл, образованных TTR ). [3] Таблица приведена ниже.

Неболезненные и функциональные амилоиды

Было выявлено много примеров непатологического амилоида с четко определенной физиологической ролью в различных организмах, включая человека . Их можно назвать функциональным, физиологическим или нативным амилоидом. [25] [26] [2]

Структура

Структура фибриллы, состоящей из одного единственного протофиламента амилоидного β-пептида, рассматриваемого вдоль длинной оси фибриллы ( PDB : 2mlq ​) [44]

Амилоиды образованы из длинных неразветвленных волокон, которые характеризуются расширенной вторичной структурой β-слоя , в которой отдельные β-тяжи (β-тяжи) (цветные стрелки на соседнем рисунке) расположены в ориентации, перпендикулярной длинной оси волокна. Такая структура известна как перекрестная β-структура. Каждое отдельное волокно может иметь ширину 7–13 нанометров и длину в несколько микрометров . [6] [2] Основными отличительными признаками, признанными различными дисциплинами для классификации белковых агрегатов как амилоида, являются наличие фибриллярной морфологии с ожидаемым диаметром, обнаруженной с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) или атомно-силовой микроскопии (АСМ), наличие вторичной структуры кросс-β, определяемой с помощью кругового дихроизма , ИК-Фурье , твердотельного ядерного магнитного резонанса (ТСЯМР), рентгеновской кристаллографии или рентгеновской волоконной дифракции (часто считающейся «золотым стандартом» теста для определения того, содержит ли структура кросс-β волокна), и способность окрашиваться специфическими красителями, такими как конго красный , тиофлавин Т или тиофлавин S. [2 ]

Термин «перекрестный β» был основан на наблюдении двух наборов дифракционных линий, одного продольного и одного поперечного, которые образуют характерный «крестовый» рисунок. [45] Существуют два характерных сигнала дифракции рассеяния, полученные при 4,7 и 10 Å (0,47 нм и 1,0 нм), соответствующих расстояниям между нитями и укладкам в β-слоях. [1] «Стопки» β-слоя короткие и пересекают ширину амилоидной фибриллы; длина амилоидной фибриллы построена выровненными β-нитями. Рисунок перекрестного β считается диагностическим признаком структуры амилоида. [6]

Амилоидные фибриллы обычно состоят из 1–8 протофиламентов (на рисунке показан один протофиламент, также соответствующий фибрилле), каждый диаметром 2–7 нм, которые взаимодействуют латерально как плоские ленты, которые сохраняют высоту 2–7 нм (высоту одного протофиламента) и имеют ширину до 30 нм; чаще всего протофиламенты скручиваются друг вокруг друга, образуя фибриллы шириной 7–13 нм. [2] Каждый протофиламент обладает типичной структурой cross-β и может быть образован 1–6 β-слоями (на рисунке показано шесть), уложенными друг на друга. Каждая отдельная молекула белка может вносить от одной до нескольких β-нитей в каждый протофиламент, и нити могут быть расположены в антипараллельных β-слоях, но чаще в параллельных β-слоях. Только часть полипептидной цепи находится в конформации β-цепи в фибриллах, остальная часть образует структурированные или неструктурированные петли или хвосты.

Долгое время наши знания об атомной структуре амилоидных фибрилл были ограничены тем фактом, что они не подходят для большинства традиционных методов изучения белковых структур. В последние годы наблюдается прогресс в экспериментальных методах, включая твердотельную ЯМР- спектроскопию и криоэлектронную микроскопию . В совокупности эти методы предоставили трехмерные атомные структуры амилоидных фибрилл, образованных амилоидными β-пептидами, α-синуклеином, тау и белком FUS, связанными с различными нейродегенеративными заболеваниями. [46] [47]

Рентгеновские дифракционные исследования микрокристаллов выявили атомистические детали центральной области амилоида, хотя только для упрощенных пептидов, имеющих длину, значительно меньшую, чем у пептидов или белков, вовлеченных в заболевание. [48] [49] Кристаллографические структуры показывают, что короткие отрезки из областей амилоидогенных белков, склонных к амилоиду, идут перпендикулярно оси нити, что согласуется с особенностью «перекрестной β» структуры амилоида. Они также выявляют ряд характеристик амилоидных структур — соседние β-листы плотно упакованы вместе через интерфейс, лишенный воды (поэтому называемый сухим интерфейсом), с противолежащими β-нитями, слегка смещенными друг относительно друга, так что их боковые цепи переплетаются. Этот созданный компактный дегидратированный интерфейс был назван интерфейсом стерической молнии. [6] Существует восемь теоретических классов интерфейсов стерической молнии, продиктованных направленностью β-слоев (параллельно и антипараллельно) и симметрией между соседними β-слоями. Ограничением рентгеновской кристаллографии для решения структуры амилоида является необходимость формирования микрокристаллов, что может быть достигнуто только с пептидами, более короткими, чем те, которые связаны с заболеванием.

Хотя настоящие амилоидные структуры всегда основаны на межмолекулярных β-слоях, были обнаружены или предложены различные типы третичных складок «высшего порядка». β-слои могут образовывать β-сэндвич или β-соленоид, который может быть либо β-спиралью , либо β-роллом. Также были предложены нативно-подобные амилоидные фибриллы, в которых нативные β-слои, содержащие белки, сохраняют свою нативно-подобную структуру в фибриллах. [50] Существует мало разработанных идей о том, как сложные топологии остова дисульфидно-ограниченных белков, которые склонны образовывать амилоидные фибриллы (такие как инсулин и лизоцим), принимают мотив амилоидного β-слоя. Наличие множественных ограничений значительно уменьшает доступное конформационное пространство, что делает вычислительное моделирование амилоидных структур более осуществимым. [51]

Одним из факторов, усложняющих исследования амилоидогенных полипептидов, является то, что идентичные полипептиды могут складываться в несколько различных амилоидных конформаций. [6] Это явление обычно описывается как амилоидный полиморфизм . [8] [52] [53] Оно имеет заметные биологические последствия, учитывая, что считается, что оно объясняет феномен штамма приона .

Формирование

Три фазы образования амилоидных фибрилл: лаг-фаза , экспоненциальная фаза и фаза плато.

Амилоид образуется путем полимеризации сотен или тысяч мономерных пептидов или белков в длинные волокна. Образование амилоида включает в себя лаг- фазу (также называемую фазой зародышеобразования ), экспоненциальную фазу (также называемую фазой роста ) и фазу плато (также называемую фазой насыщения ), как показано на рисунке. [54] [55] [56] [57] Действительно, когда количество фибрилл отображается в зависимости от времени, наблюдается сигмоидальный ход времени, отражающий три отдельные фазы.

В простейшей модели «нуклеированной полимеризации» (отмеченной красными стрелками на рисунке ниже) отдельные развернутые или частично развернутые полипептидные цепи (мономеры) превращаются в ядро ​​( мономер или олигомер ) посредством термодинамически неблагоприятного процесса, который происходит на ранней стадии лаг-фазы. [56] Фибриллы впоследствии растут из этих ядер посредством добавления мономеров в экспоненциальной фазе. [56]

Другая модель, называемая «зародышевой конформационной конверсией» и отмеченная синими стрелками на рисунке ниже, была введена позже для соответствия некоторым экспериментальным наблюдениям: часто обнаруживалось, что мономеры быстро превращаются в неправильно свернутые и сильно дезорганизованные олигомеры, отличные от ядер. [58] Только позже эти агрегаты структурно реорганизуются в ядра, к которым будут присоединяться и реорганизовываться другие дезорганизованные олигомеры посредством механизма шаблонизации или индуцированного соответствия (эта модель «зародышевой конформационной конверсии»), в конечном итоге образуя фибриллы. [58]

Обычно свернутые белки должны частично развернуться, прежде чем агрегация может произойти посредством одного из этих механизмов. [59] Однако в некоторых случаях свернутые белки могут агрегировать, не пересекая главный энергетический барьер для разворачивания, заселяя нативно-подобные конформации в результате тепловых колебаний , высвобождения лиганда или локального разворачивания, происходящего при определенных обстоятельствах. [59] В этих нативно-подобных конформациях сегменты, которые обычно скрыты или структурированы в полностью свернутом виде и обладают высокой склонностью к агрегации, подвергаются воздействию растворителя или становятся гибкими, что позволяет формировать нативно-подобные агрегаты, которые впоследствии преобразуются в ядра и фибриллы. Этот процесс называется «нативно-подобной агрегацией» (зеленые стрелки на рисунке) и похож на модель «зародышевой конформационной конверсии».

Более поздняя, ​​современная и тщательная модель образования амилоидных фибрилл включает вмешательство вторичных событий, таких как «фрагментация», при которой фибрилла распадается на две или более коротких фибриллы, и «вторичное зародышеобразование», при котором поверхности фибрилл (а не концы фибрилл) катализируют образование новых ядер. [57] Оба вторичных события увеличивают количество концов фибрилл, способных привлекать новые мономеры или олигомеры, тем самым ускоряя образование фибрилл через механизм положительной обратной связи. Эти события добавляются к хорошо известным этапам первичного зародышеобразования (образование ядра из мономеров посредством одной из моделей, описанных выше), удлинения фибрилл (добавление мономеров или олигомеров к растущим концам фибрилл) и диссоциации (противоположный процесс).

Такая новая модель описана на рисунке справа и включает использование основного уравнения , которое включает все этапы образования амилоидных фибрилл, т. е. первичное зародышеобразование, удлинение фибрилл, вторичное зародышеобразование и фрагментацию фибрилл. [57] [60] Константы скорости различных этапов могут быть определены из глобальной подгонки ряда временных ходов агрегации (например, флуоресцентное излучение ThT в зависимости от времени), зарегистрированных при различных концентрациях белка. [57] Общий подход основного уравнения к образованию амилоидных фибрилл с вторичными путями был разработан Ноулзом , Вендрусколо , Коэном, Майклзом и их коллегами и рассматривает временную эволюцию концентрации фибрилл длины (здесь представляет собой число мономеров в агрегате). [60] где обозначает дельту Кронекера . Физическая интерпретация различных членов в приведенном выше основном уравнении проста: члены в первой строке описывают рост фибрилл посредством присоединения мономера с константой скорости (удлинение). Члены во второй строке описывают диссоциацию мономера, т.е. обратный процесс удлинения. — константа скорости диссоциации мономера. Члены в третьей строке описывают эффект фрагментации, которая, как предполагается, происходит однородно вдоль фибрилл с константой скорости . Наконец, члены в последней строке описывают первичное и вторичное зародышеобразование соответственно. Обратите внимание, что скорость вторичного зародышеобразования пропорциональна массе агрегатов, определяемой как .

Следуя этому аналитическому подходу, стало очевидно, что лаг-фаза не обязательно соответствует только формированию ядра, а скорее является результатом комбинации различных шагов. Аналогично, экспоненциальная фаза представляет собой не только удлинение фибрилл, но и является результатом комбинации различных шагов, включающих первичное зародышеобразование, удлинение фибрилл, но и вторичные события. Значительное количество фибрилл, образующихся в результате первичного зародышеобразования и удлинения фибрилл, может быть образовано во время лаг-фазы, и вторичные шаги, а не только удлинение фибрилл, могут быть доминирующими процессами, способствующими росту фибрилл во время экспоненциальной фазы. С помощью этой новой модели любые возмущающие агенты образования амилоидных фибрилл, такие как предполагаемые лекарства , метаболиты , мутации , шапероны и т. д., могут быть отнесены к определенному шагу формирования фибрилл.

Аминокислотная последовательность и образование амилоида

В целом, полимеризация амилоида (агрегация или нековалентная полимеризация) чувствительна к последовательности, то есть мутации в последовательности могут вызывать или предотвращать самосборку. [61] [62] Например, люди вырабатывают амилин , амилоидогенный пептид, связанный с диабетом II типа, но у крыс и мышей пролины заменяются в критических местах, и амилоидогенез не происходит. [63] Исследования, сравнивающие синтетический и рекомбинантный β-амилоидный пептид в анализах, измеряющих скорость фибрилляции, однородность фибрилл и клеточную токсичность, показали, что рекомбинантный β-амилоидный пептид имеет более высокую скорость фибрилляции и большую токсичность, чем синтетический β-амилоидный пептид. [64]

Существует несколько классов полипептидных последовательностей, образующих амилоид. [8] [52] [53] Богатые глутамином полипептиды важны в амилоидогенезе дрожжей и прионов млекопитающих , а также в расстройствах тринуклеотидных повторов, включая болезнь Хантингтона . Когда богатые глутамином полипептиды находятся в конформации β-слоя, глутамины могут укреплять структуру, образуя межцепочечные водородные связи между его амидными карбонилами и азотами как основной цепи, так и боковых цепей. Возраст начала болезни Хантингтона показывает обратную корреляцию с длиной полиглутаминовой последовательности , с аналогичными результатами в модельной системе C. elegans с инженерными полиглутаминовыми пептидами. [65]

Другие полипептиды и белки, такие как амилин и β-амилоидный пептид, не имеют простой консенсусной последовательности и, как полагают, агрегируют через сегменты последовательности, обогащенные гидрофобными остатками или остатками с высокой склонностью к образованию структуры β-листа. [61] Среди гидрофобных остатков ароматические аминокислоты, как обнаружено, имеют самую высокую амилоидогенную склонность. [66] [67]

Перекрестная полимеризация (фибриллы одной полипептидной последовательности, вызывающие образование других фибрилл другой последовательности) наблюдается in vitro и, возможно, in vivo. Это явление важно, поскольку оно объясняет межвидовое распространение прионов и дифференциальные скорости распространения прионов, а также статистическую связь между болезнью Альцгеймера и диабетом 2 типа. [68] В целом, чем более схожа пептидная последовательность, тем более эффективна перекрестная полимеризация, хотя совершенно непохожие последовательности могут перекрестно полимеризоваться, а очень похожие последовательности могут даже быть «блокаторами», которые предотвращают полимеризацию. [ необходима цитата ]

Токсичность амилоида

Причины, по которым амилоид вызывает заболевания, неясны. В некоторых случаях отложения физически нарушают архитектуру ткани, что предполагает нарушение функции каким-то объемным процессом. Возникающий консенсус предполагает, что префибриллярные промежуточные продукты, а не зрелые амилоидные волокна, вызывают гибель клеток, особенно при нейродегенеративных заболеваниях. [17] [69] Однако фибриллы далеки от безобидности, поскольку они поддерживают сеть белкового гомеостаза включенной, высвобождают олигомеры, вызывают образование токсичных олигомеров посредством вторичного зародышеобразования, растут неограниченно, распространяясь из района в район [2] и, в некоторых случаях, могут быть токсичными сами по себе. [70]

Нарушение регуляции кальция наблюдается на ранних стадиях в клетках, подвергшихся воздействию белковых олигомеров. Эти небольшие агрегаты могут образовывать ионные каналы через липидные бислойные мембраны и активировать рецепторы NMDA и AMPA. Было высказано предположение, что образование каналов объясняет нарушение регуляции кальция и митохондриальную дисфункцию, допуская беспорядочную утечку ионов через клеточные мембраны. [71] Исследования показали, что отложение амилоида связано с митохондриальной дисфункцией и последующим образованием активных форм кислорода (ROS), которые могут инициировать сигнальный путь, ведущий к апоптозу . [72] Имеются сообщения, указывающие на то, что амилоидные полимеры (например, полимеры хантингтина, связанные с болезнью Хантингтона) могут вызывать полимеризацию основных амилоидогенных белков, которые должны быть вредны для клеток. Кроме того, партнеры по взаимодействию этих основных белков также могут быть секвестрированы. [73]

Все эти механизмы токсичности, вероятно, играют свою роль. Фактически, агрегация белка генерирует множество агрегатов, все из которых, вероятно, в той или иной степени токсичны. После воздействия таких видов на клетки и животных было выявлено множество биохимических, физиологических и цитологических нарушений, независимо от их идентичности. Также сообщалось, что олигомеры взаимодействуют с множеством молекулярных мишеней. Следовательно, маловероятно, что существует уникальный механизм токсичности или уникальный каскад клеточных событий. Неправильно свернутая природа белковых агрегатов вызывает множество аберрантных взаимодействий со множеством клеточных компонентов, включая мембраны, белковые рецепторы, растворимые белки, РНК, небольшие метаболиты и т. д.

Гистологическое окрашивание

В клинических условиях амилоидные заболевания обычно определяются по изменению спектроскопических свойств плоских ароматических красителей, таких как тиофлавин Т , конго красный или NIAD-4. [74] В целом, это объясняется изменением окружающей среды, поскольку эти красители интеркалируют между β-цепями, ограничивая их структуру. [75]

Положительный результат по Конго красному остается золотым стандартом для диагностики амилоидоза . В целом, связывание Конго красного с амилоидными бляшками дает типичное яблочно-зеленое двупреломление при просмотре в кросс-поляризованном свете. Недавно значительное увеличение квантового выхода флуоресценции NIAD-4 было использовано для сверхразрешающей флуоресцентной визуализации амилоидных фибрилл [76] и олигомеров. [77] Чтобы избежать неспецифического окрашивания, другие гистологические красители, такие как гематоксилин и эозин , используются для гашения активности красителей в других местах, таких как ядро, где краситель может связываться. Современная технология антител и иммуногистохимия упростили специфическое окрашивание, но часто это может вызывать проблемы, поскольку эпитопы могут быть скрыты в амилоидной складке; в целом, структура амилоидного белка представляет собой другую конформацию, чем та, которую распознает антитело.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Sunde M, Serpell LC, Bartlam M, Fraser PE, Pepys MB, Blake CC (октябрь 1997 г.). "Общая структура ядра амилоидных фибрилл с помощью синхротронной рентгеновской дифракции". Журнал молекулярной биологии . 273 (3): 729–39. doi :10.1006/jmbi.1997.1348. PMID  9356260. S2CID  19394482.
  2. ^ abcdefghij Chiti F, Dobson CM (июнь 2017 г.). «Неправильное сворачивание белков, образование амилоида и заболевания человека: резюме прогресса за последнее десятилетие». Annual Review of Biochemistry . 86 : 27–68. doi : 10.1146/annurev-biochem-061516-045115. hdl : 2158/1117236 . PMID  28498720.
  3. ^ Аб Бенсон, МД, Буксбаум Дж. Н., Айзенберг Д. С., Мерлини Г., Сараива М. Дж., Секидзима Ю. и др. (декабрь 2018 г.). «Амилоидная номенклатура 2018: рекомендации номенклатурного комитета Международного общества амилоидоза (ISA)». Амилоид . 25 (4): 215–219. дои : 10.1080/13506129.2018.1549825 . HDL : 1805/20251 . ПМИД  30614283.
  4. ^ Pulawski W, Ghoshdastider U, Andrisano V, Filipek S (апрель 2012 г.). «Повсеместные амилоиды». Прикладная биохимия и биотехнология . 166 (7): 1626–43. doi :10.1007/s12010-012-9549-3. PMC 3324686. PMID  22350870 . 
  5. ^ Soto C, Estrada L, Castilla J (март 2006 г.). «Амилоиды, прионы и присущая инфекционная природа неправильно сложенных белковых агрегатов». Trends in Biochemical Sciences . 31 (3): 150–5. doi :10.1016/j.tibs.2006.01.002. PMID  16473510.
  6. ^ abcdef Toyama BH, Weissman JS (2011). «Структура амилоида: конформационное разнообразие и последствия». Annual Review of Biochemistry . 80 : 557–85. doi :10.1146/annurev-biochem-090908-120656. PMC 3817101. PMID  21456964. 
  7. ^ Ramirez-Alvarado M, Merkel JS, Regan L (август 2000 г.). «Систематическое исследование влияния стабильности белка на образование амилоидных фибрилл in vitro». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (16): 8979–84. Bibcode :2000PNAS...97.8979R. doi : 10.1073/pnas.150091797 . PMC 16807 . PMID  10908649. 
  8. ^ abc Balbach JJ, Ishii Y, Antzutkin ON, Leapman RD, Rizzo NW, Dyda F и др. (ноябрь 2000 г.). «Образование амилоидных фибрилл Aβ16-22, фрагмента из семи остатков β-амилоидного пептида болезни Альцгеймера, и структурная характеристика с помощью твердотельного ЯМР». Биохимия . 39 (45): 13748–59. doi :10.1021/bi0011330. PMID  11076514. S2CID  17232045.
  9. ^ Armen RS, Demarco ML, Alonso DO, Daggett V (2004). «Структура α-складчатого листа Pauling and Coreys может определять префибриллярный амилоидогенный промежуточный продукт при амилоидной болезни». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (1): 11622–11627. Bibcode : 2004PNAS..10111622A. doi : 10.1073/pnas.0401781101 . PMC 511030. PMID  15280548 . 
  10. ^ Kyle RA (сентябрь 2001 г.). «Амилоидоз: запутанная история». British Journal of Haematology . 114 (3): 529–38. doi :10.1046/j.1365-2141.2001.02999.x. PMID  11552976. S2CID  23111535.
  11. ^ Sipe JD, Cohen AS (июнь 2000 г.). «Обзор: история амилоидной фибриллы». Журнал структурной биологии . 130 (2–3): 88–98. doi :10.1006/jsbi.2000.4221. PMID  10940217. S2CID  16442783.
  12. ^ Lin CY, Gurlo T, Kayed R, Butler AE, Haataja L, Glabe CG, Butler PC (май 2007 г.). «Олигомеры токсичного человеческого островкового амилоидного полипептида (h-IAPP) являются внутриклеточными, и вакцинация для индукции антител к антитоксичному олигомеру не предотвращает апоптоз β-клеток, вызванный h-IAPP, у трансгенных мышей h-IAPP». Диабет . 56 (5): 1324–32. doi : 10.2337/db06-1579 . PMID  17353506.
  13. ^ Nilsson MR (сентябрь 2004 г.). «Методы изучения образования амилоидных фибрилл in vitro». Методы . 34 (1): 151–60. doi :10.1016/j.ymeth.2004.03.012. PMID  15283924.
  14. ^ Fändrich M (август 2007 г.). «О структурном определении амилоидных фибрилл и других полипептидных агрегатов». Cellular and Molecular Life Sciences . 64 (16): 2066–78. doi :10.1007/s00018-007-7110-2. PMC 11138455 . PMID  17530168. S2CID  32667968. 
  15. ^ Chiang PK, Lam MA, Luo Y (сентябрь 2008 г.). «Многоликость амилоида β при болезни Альцгеймера». Current Molecular Medicine . 8 (6): 580–4. doi :10.2174/156652408785747951. PMID  18781964.
  16. ^ ab Irvine GB, El-Agnaf OM, Shankar GM, Walsh DM (2008). «Агрегация белков в мозге: молекулярная основа болезней Альцгеймера и Паркинсона». Molecular Medicine . 14 (7–8): 451–64. doi :10.2119/2007-00100.Irvine. PMC 2274891. PMID  18368143 . 
  17. ^ ab Ferreira ST, Vieira MN, De Felice FG (2007). «Растворимые белковые олигомеры как появляющиеся токсины при болезни Альцгеймера и других амилоидных заболеваниях». IUBMB Life . 59 (4–5): 332–45. doi : 10.1080/15216540701283882 . PMID  17505973. S2CID  7489461.
  18. ^ Hamley IW (октябрь 2012 г.). «Пептид β-амилоида: точка зрения химика. Роль в болезни Альцгеймера и фибрилляции» (PDF) . Chemical Reviews . 112 (10): 5147–92. doi :10.1021/cr3000994. PMID  22813427.
  19. ^ "Больше, чем просто коровье бешенство". Nature Structural Biology . 8 (4): 281. Апрель 2001. doi : 10.1038/86132 . PMID  11276238.
  20. ^ Truant R, Atwal RS, Desmond C, Munsie L, Tran T (сентябрь 2008 г.). «Болезнь Хантингтона: пересмотр гипотезы агрегации при полиглутаминовых нейродегенеративных заболеваниях». Журнал FEBS . 275 (17): 4252–62. doi : 10.1111/j.1742-4658.2008.06561.x . PMID  18637947. S2CID  11510408.
  21. ^ Weydt P, La Spada AR (август 2006 г.). «Нацеливание на агрегацию белков при нейродегенерации — уроки полиглутаминовых расстройств». Мнение экспертов о терапевтических мишенях . 10 (4): 505–13. doi :10.1517/14728222.10.4.505. PMID  16848688. S2CID  24483289.
  22. ^ abc Holmes RO, Edison J, Baethge BA, Jacobson DR (10 октября 2018 г.). «Амилоидоз: определение амилоида и амилоидоза, системы классификации, системные амилоидозы». Medscape .
  23. ^ Haataja L, Gurlo T, Huang CJ, Butler PC (май 2008 г.). «Амилоид островков при диабете 2 типа и гипотеза токсичных олигомеров». Endocrine Reviews . 29 (3): 303–16. doi :10.1210/er.2007-0037. PMC 2528855 . PMID  18314421. 
  24. ^ Höppener JW, Ahrén B, Lips CJ (август 2000 г.). «Амилоид островков и сахарный диабет 2 типа». The New England Journal of Medicine . 343 (6): 411–9. doi :10.1056/NEJM200008103430607. PMID  10933741.
  25. ^ Hammer ND, Wang X, McGuffie BA, Chapman MR (май 2008 г.). «Амилоиды: друзья или враги?». Журнал болезни Альцгеймера . 13 (4): 407–19. doi :10.3233/JAD-2008-13406. PMC 2674399. PMID 18487849.  Архивировано из оригинала 03.01.2013. 
  26. ^ Fowler DM, Koulov AV, Balch WE, Kelly JW (май 2007). «Функциональный амилоид — от бактерий к людям». Trends in Biochemical Sciences . 32 (5): 217–24. doi :10.1016/j.tibs.2007.03.003. PMID  17412596.
  27. ^ Fowler DM, Koulov AV, Alory-Jost C, Marks MS, Balch WE, Kelly JW (январь 2006 г.). "Функциональное образование амилоида в тканях млекопитающих". PLOS Biology . 4 (1): e6. doi : 10.1371/journal.pbio.0040006 . PMC 1288039. PMID  16300414 . 
  28. ^ Maji SK, Perrin MH, Sawaya MR, Jessberger S, Vadodaria K, Rissman RA и др. (Июль 2009 г.). «Функциональные амилоиды как естественное хранилище пептидных гормонов в секреторных гранулах гипофиза». Science . 325 (5938): 328–32. Bibcode :2009Sci...325..328M. doi :10.1126/science.1173155. PMC 2865899 . PMID  19541956. 
  29. ^ Li J, McQuade T, Siemer AB, Napetschnig J, Moriwaki K, Hsiao YS и др. (Июль 2012 г.). «Некросома RIP1/RIP3 формирует функциональный амилоидный сигнальный комплекс, необходимый для запрограммированного некроза». Cell . 150 (2): 339–50. doi :10.1016/j.cell.2012.06.019. PMC 3664196 . PMID  22817896. 
  30. ^ Usmani SM, Zirafi O, Müller JA, Sandi-Monroy NL, Yadav JK, Meier C и др. (апрель 2014 г.). «Прямая визуализация эндогенных амилоидных фибрилл, усиливающих ВИЧ, в сперме человека». Nature Communications . 5 : 3508. Bibcode :2014NatCo...5.3508U. doi :10.1038/ncomms4508. PMC 4129123 . PMID  24691351. 
  31. ^ Dueholm MS, Albertsen M, Otzen D, Nielsen PH (2012). Webber MA (ред.). «Курли-функциональные амилоидные системы широко распространены в филогенетических исследованиях и демонстрируют большое разнообразие в структуре оперона и белка». PLOS ONE . ​​7 (12): e51274. Bibcode :2012PLoSO...751274D. doi : 10.1371/journal.pone.0051274 . PMC 3521004 . PMID  23251478. 
  32. ^ Bayro MJ, Daviso E, Belenky M, Griffin RG, Herzfeld J (январь 2012 г.). «Амилоидная органелла, твердотельное ЯМР-свидетельство перекрестной β-сборки газовых пузырьков». Журнал биологической химии . 287 (5): 3479–84. doi : 10.1074/jbc.M111.313049 . PMC 3271001. PMID  22147705 . 
  33. ^ Дюхольм М.С., Петерсен С.В., Сёндеркер М., Ларсен П., Кристиансен Г., Хейн К.Л. и др. (август 2010 г.). «Функциональный амилоид у Pseudomonas». Молекулярная микробиология . 77 (4): 1009–20. дои : 10.1111/j.1365-2958.2010.07269.x . PMID  20572935. S2CID  205368641.
  34. ^ Дюхольм М.С., Сёндергаард М.Т., Нильссон М., Кристиансен Г., Стенсбалль А., Овергаард М.Т. и др. (июнь 2013 г.). «Экспрессия амилоидов Fap в Pseudomonas aeruginosa, P. fluorescens и P. putida приводит к агрегации и усилению образования биопленок». МикробиологияОткрыть . 2 (3): 365–82. дои : 10.1002/mbo3.81. ПМЦ 3684753 . ПМИД  23504942. 
  35. ^ Claessen D, Rink R, de Jong W, Siebring J, de Vreugd P, Boersma FG и др. (июль 2003 г.). «Новый класс секретируемых гидрофобных белков участвует в формировании воздушных гиф у Streptomyces coelicolor путем формирования амилоидоподобных фибрилл». Genes & Development . 17 (14): 1714–26. doi :10.1101/gad.264303. PMC 196180 . PMID  12832396. 
  36. ^ Kenney JM, Knight D, Wise MJ, Vollrath F (август 2002 г.). «Амилоидогенная природа паучьего шелка». European Journal of Biochemistry . 269 (16): 4159–63. doi : 10.1046/j.1432-1033.2002.03112.x . PMID  12180993.
  37. ^ Mackay JP, Matthews JM, Winefield RD, Mackay LG, Haverkamp RG, Templeton MD (февраль 2001 г.). «Гидрофобин EAS в растворе в значительной степени неструктурирован и функционирует, образуя амилоидоподобные структуры». Structure . 9 (2): 83–91. doi : 10.1016/s0969-2126(00)00559-1 . PMID  11250193.
  38. ^ Garcia MC, Lee JT, Ramsook CB, Alsteens D, Dufrêne YF, Lipke PN (март 2011 г.). "Роль амилоида в агрегации клеток и образовании биопленки". PLOS ONE . ​​6 (3): e17632. Bibcode :2011PLoSO...617632G. doi : 10.1371/journal.pone.0017632 . PMC 3050909 . PMID  21408122. 
  39. ^ Lipke PN, Garcia MC, Alsteens D, Ramsook CB, Klotz SA, Dufrêne YF (февраль 2012 г.). «Укрепление отношений: амилоиды создают адгезионные нанодомены в дрожжах». Trends in Microbiology . 20 (2): 59–65. doi :10.1016/j.tim.2011.10.002. PMC 3278544 . PMID  22099004. 
  40. ^ Larsen P, Nielsen JL, Dueholm MS, Wetzel R, Otzen D, Nielsen PH (декабрь 2007 г.). «Амилоидные адгезины широко распространены в природных биопленках». Environmental Microbiology . 9 (12): 3077–90. Bibcode : 2007EnvMi...9.3077L. doi : 10.1111/j.1462-2920.2007.01418.x. PMID  17991035.
  41. ^ Dueholm MS, Larsen P, Finster K, Stenvang MR, Christiansen G, Vad BS и др. (август 2015 г.). «Трубчатые оболочки, обволакивающие филаменты Methanosaeta thermophila, являются функциональными амилоидами». Журнал биологической химии . 290 (33): 20590–600. doi : 10.1074/jbc.M115.654780 . PMC 4536462. PMID  26109065 . 
  42. ^ Coustou V, Deleu C, Saupe S, Begueret J (сентябрь 1997 г.). «Продукт белка гена несовместимости гетерокариона het-s грибка Podospora anserina ведет себя как аналог приона». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (18): 9773–8. Bibcode : 1997PNAS...94.9773C. doi : 10.1073 /pnas.94.18.9773 . PMC 23266. PMID  9275200. 
  43. ^ Si K, Lindquist S, Kandel ER (декабрь 2003 г.). «Нейрональная изоформа aplysia CPEB имеет прионоподобные свойства». Cell . 115 (7): 879–91. doi : 10.1016/s0092-8674(03)01020-1 . PMID  14697205. S2CID  3060439.
  44. ^ Paravastu AK, Leapman RD, Yau WM, Tycko R (25 ноября 2008 г.). «Молекулярная структурная основа полиморфизма в β-амилоидных фибриллах болезни Альцгеймера». PNAS . 105 (47): 18349–54. Bibcode :2008PNAS..10518349P. doi : 10.1073/pnas.0806270105 . PMC 2587602 . PMID  19015532. 
  45. ^ Уормелл Р. Л. Новые волокна из белков . Academic Press, 1954, стр. 106.
  46. ^ Meier BH, Riek R, Böckmann A (октябрь 2017 г.). «Emerging Structural Understanding of Amyloid Fibrills by Solid-State NMR». Trends in Biochemical Sciences . 42 (10): 777–787. doi :10.1016/j.tibs.2017.08.001. hdl : 20.500.11850/193533 . PMID  28916413.
  47. ^ Fitzpatrick AW, Falcon B, He S, Murzin AG, Murshudov G, Garringer HJ и др. (Июль 2017 г.). «Крио-ЭМ структуры тау-нитей от болезни Альцгеймера». Nature . 547 (7662): 185–190. Bibcode :2017Natur.547..185F. doi :10.1038/nature23002. PMC 5552202 . PMID  28678775. 
  48. ^ Nelson R, Sawaya MR, Balbirnie M, Madsen AØ, Riekel C, Grothe R, Eisenberg D (июнь 2005 г.). «Структура поперечного β-шипа амилоидоподобных фибрилл». Nature . 435 (7043): 773–8. Bibcode :2005Natur.435..773N. doi :10.1038/nature03680. PMC 1479801 . PMID  15944695. 
  49. ^ Sawaya MR, Sambashivan S, Nelson R, Ivanova MI, Sievers SA, Apostol MI и др. (май 2007 г.). «Атомные структуры амилоидных перекрестных β-шипов выявляют разнообразные стерические молнии». Nature . 447 (7143): 453–7. Bibcode :2007Natur.447..453S. doi :10.1038/nature05695. PMID  17468747. S2CID  4400866.
  50. ^ Serag AA, Altenbach C, Gingery M, Hubbell WL, Yeates TO (октябрь 2002 г.). «Расположение субъединиц и упорядочение β-нитей в амилоидном листе». Nature Structural Biology . 9 (10): 734–9. doi :10.1038/nsb838. PMID  12219081. S2CID  23926428.
  51. ^ Puławski, W; Dzwolak, W (7 июня 2022 г.). «Виртуальные квази-2D промежуточные продукты как строительные блоки для правдоподобных структурных моделей амилоидных фибрилл из белков со сложной топологией: исследование инсулина». Langmuir . 38 (22): 7024–7034. doi :10.1021/acs.langmuir.2c00699. PMC 9178918 . PMID  35617668. 
  52. ^ ab Bu Z, Shi Y, Callaway DJ, Tycko R (январь 2007 г.). «Молекулярное выравнивание в пределах β-листов в фибриллах Aβ14-23: эксперименты с твердотельным ЯМР и теоретические предсказания». Biophysical Journal . 92 (2): 594–602. Bibcode :2007BpJ....92..594B. doi :10.1529/biophysj.106.091017. PMC 1751388 . PMID  17056725. 
  53. ^ ab Tjernberg LO, Tjernberg A, Bark N, Shi Y, Ruzsicska BP, Bu Z и др. (август 2002 г.). «Сборка амилоидных фибрилл из спроектированных структур, содержащих значительный фрагмент амилоидного β-пептида». The Biochemical Journal . 366 (Pt 1): 343–51. doi :10.1042/BJ20020229. PMC 1222771 . PMID  12023906. 
  54. ^ Jarrett JT, Berger EP, Lansbury PT (май 1993). «Карбоксильный конец β-амилоидного белка имеет решающее значение для засевания амилоидных образований: последствия для патогенеза болезни Альцгеймера». Биохимия . 32 (18): 4693–7. doi :10.1021/bi00069a001. PMID  8490014.
  55. ^ Ферроне Ф (1999). «Анализ кинетики агрегации белков». Амилоид, прионы и другие агрегаты белков . Методы в энзимологии. Т. 309. С. 256–74. doi :10.1016/s0076-6879(99)09019-9. ISBN  9780121822101. PMID  10507029.
  56. ^ abc Morris AM, Watzky MA, Finke RG (март 2009). «Кинетика агрегации белков, механизм и построение кривой: обзор литературы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1794 (3): 375–97. doi :10.1016/j.bbapap.2008.10.016. PMID  19071235.
  57. ^ abcd Knowles TP, Waudby CA, Devlin GL, Cohen SI, Aguzzi A, Vendruscolo M и др. (декабрь 2009 г.). «Аналитическое решение кинетики сборки разрываемых нитей». Science . 326 (5959): 1533–7. Bibcode :2009Sci...326.1533K. doi :10.1126/science.1178250. PMID  20007899. S2CID  6267152.
  58. ^ ab Serio TR, Cashikar AG, Kowal AS, Sawicki GJ, Moslehi JJ, Serpell L, et al. (август 2000 г.). «Зародышевая конформационная конверсия и репликация конформационной информации детерминантой приона». Science . 289 (5483): 1317–21. Bibcode :2000Sci...289.1317S. doi :10.1126/science.289.5483.1317. PMID  10958771.
  59. ^ ab Chiti F, Dobson CM (январь 2009). «Образование амилоида глобулярными белками в нативных условиях». Nature Chemical Biology . 5 (1): 15–22. doi :10.1038/nchembio.131. PMID  19088715.
  60. ^ ab Michaels TC, Šarić A, Habchi J, Chia S, Meisl G, Vendruscolo M и др. (апрель 2018 г.). «Химическая кинетика для мостиковых молекулярных механизмов и макроскопических измерений образования амилоидных фибрилл». Annual Review of Physical Chemistry . 69 (1): 273–298. Bibcode :2018ARPC...69..273M. doi : 10.1146/annurev-physchem-050317-021322 . PMID  29490200.
  61. ^ ab Chiti F, Stefani M, Taddei N, Ramponi G, Dobson CM (август 2003 г.). «Рационализация эффектов мутаций на скорости агрегации пептидов и белков». Nature . 424 (6950): 805–8. Bibcode :2003Natur.424..805C. doi :10.1038/nature01891. PMID  12917692. S2CID  4421180.
  62. ^ Gilead S, Gazit E (август 2004 г.). «Ингибирование образования амилоидных фибрилл пептидными аналогами, модифицированными α-аминоизомасляной кислотой». Angewandte Chemie . 43 (31): 4041–4. doi :10.1002/anie.200353565. PMID  15300690.
  63. ^ Лутц, ТА: Создание истории амилина. Appetite 172 (2022) 105965, doi:10.1016/j.appet.2022.105965
  64. ^ Finder VH, Vodopivec I, Nitsch RM, Glockshuber R (февраль 2010 г.). «Рекомбинантный амилоид-β пептид Aβ1-42 агрегирует быстрее и более нейротоксичен, чем синтетический Aβ-42». Журнал молекулярной биологии . 396 (1): 9–18. doi :10.1016/j.jmb.2009.12.016. PMID  20026079.
  65. ^ Morley JF, Brignull HR, Weyers JJ, Morimoto RI (август 2002 г.). «Порог агрегации полиглутаминового белка и клеточной токсичности является динамическим и зависит от старения у Caenorhabditis elegans». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (16): 10417–22. Bibcode : 2002PNAS...9910417M. doi : 10.1073 /pnas.152161099 . PMC 124929. PMID  12122205. 
  66. ^ Gazit E (январь 2002 г.). «Возможная роль пи-стэкинга в самосборке амилоидных фибрилл». FASEB Journal . 16 (1): 77–83. doi : 10.1096/fj.01-0442hyp . PMID  11772939. S2CID  27896962.
  67. ^ Pawar AP, Dubay KF, Zurdo J, Chiti F, Vendruscolo M, Dobson CM (июль 2005 г.). «Прогнозирование областей «склонных к агрегации» и «восприимчивых к агрегации» в белках, связанных с нейродегенеративными заболеваниями». Журнал молекулярной биологии . 350 (2): 379–92. doi :10.1016/j.jmb.2005.04.016. PMID  15925383.
  68. ^ Джексон К., Баризон ГА, Диас Э., Джин Л.В., ДеКарли К., Деспа Ф. (октябрь 2013 г.). «Отложение амилина в мозге: второй амилоид при болезни Альцгеймера?». Annals of Neurology . 74 (4): 517–26. doi :10.1002/ana.23956. PMC 3818462. PMID  23794448 . 
  69. ^ Demuro A, Mina E, Kayed R, Milton SC, Parker I, Glabe CG (апрель 2005 г.). «Нарушение регуляции кальция и разрушение мембран как распространенный нейротоксический механизм растворимых амилоидных олигомеров». Журнал биологической химии . 280 (17): 17294–300. doi : 10.1074/jbc.M500997200 . PMID  15722360.
  70. ^ Gath J, Bousset L, Habenstein B, Melki R, Böckmann A, Meier BH (5 марта 2014 г.). «Непохожие близнецы: сравнение двух полиморфов α-синуклеина с различной токсичностью с помощью ЯМР». PLOS ONE . ​​9 (3): e90659. Bibcode :2014PLoSO...990659G. doi : 10.1371/journal.pone.0090659 . PMC 3944079 . PMID  24599158. 
  71. ^ Каган BL, Азимов R, Азимова R (ноябрь 2004 г.). «Амилоидные пептидные каналы». Журнал мембранной биологии . 202 (1): 1–10. doi :10.1007/s00232-004-0709-4. PMID  15702375. S2CID  23771650.
  72. ^ Кадоваки Х., Нисито Х., Урано Ф., Садамицу С., Мацудзава А., Такеда К. и др. (январь 2005 г.). «Амилоид β вызывает гибель нейронов посредством ROS-опосредованной активации ASK1». Смерть клеток и дифференцировка . 12 (1): 19–24. дои : 10.1038/sj.cdd.4401528 . ПМИД  15592360.
  73. ^ Кочнева-Первухова НВ, Александров АИ, Тер-Аванесян МД (2012). Туите МФ (ред.). "Амилоид-опосредованная секвестрация незаменимых белков способствует мутантной хантингтиновой токсичности у дрожжей". PLOS ONE . ​​7 (1): e29832. Bibcode :2012PLoSO...729832K. doi : 10.1371/journal.pone.0029832 . PMC 3256205 . PMID  22253794. 
  74. ^ Nesterov EE, Skoch J, Hyman BT, Klunk WE, Bacskai BJ, Swager TM (август 2005 г.). "In vivo оптическая визуализация амилоидных агрегатов в мозге: дизайн флуоресцентных маркеров". Angewandte Chemie . 44 (34): 5452–6. doi :10.1002/anie.200500845. PMID  16059955. S2CID  42217289.
  75. ^ Bae S, Lim E, Hwang D, Huh H, Kim SK (2015). «Торсионно-зависимое переключение флуоресценции амилоидсвязывающего красителя NIAD-4». Chemical Physics Letters . 633 : 109–13. Bibcode : 2015CPL...633..109B. doi : 10.1016/j.cplett.2015.05.010.
  76. ^ Ries J, Udayar V, Soragni A, Hornemann S, Nilsson KP, Riek R и др. (Июль 2013 г.). «Сверхразрешающая визуализация амилоидных фибрилл с использованием зондов, активируемых связыванием». ACS Chemical Neuroscience . 4 (7): 1057–61. doi :10.1021/cn400091m. PMC 3715833 . PMID  23594172. 
  77. ^ Huh H, Lee J, Kim HJ, Hohng S, Kim SK (2017). «Морфологический анализ олигомерных и фибриллярных форм агрегатов α-синуклеина с помощью сверхвысокоразрешающей визуализации BALM». Chemical Physics Letters . 690 : 62–67. Bibcode : 2017CPL...690...62H. doi : 10.1016/j.cplett.2017.10.034.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Амилоид .