Кількісний аналіз морфології амілоїдних фібрил методом трансмісійної електронної мікроскопії
DOI:
https://doi.org/10.26565/2312-4334-2026-3-62Ключові слова:
амілоїдні фібрили, трансмісійна електронна мікроскопія, кількісний аналіз зображень, морфологія фібрил, надмолекулярна організація, скелетизація, анізотропія орієнтації, білкові наноматеріалиАнотація
Амілоїдні фібрили дедалі частіше розглядають як універсальні білкові наноматеріали, функціональні властивості яких визначаються не лише молекулярною крос-β-архітектурою, а й особливостями їхньої надмолекулярної морфології. Метою цієї роботи було порівняння мезомасштабної організації фібрилярних агрегатів альбуміну, інсуліну та лізоциму із застосуванням кількісної трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ). Репрезентативні ТЕМ-зображення було проаналізовано за допомогою стандартизованого алгоритму цифрової обробки, що включав сегментацію, скелетизацію, аналіз орієнтації та морфометрію зв’язних компонентів. Визначено проєкційну частку площі, зайняту фібрилами й агрегатами, щільність довжини скелетизованих структур, уявну щільність вузлів/перетинів і кінцевих точок, локальну ширину, щільність об’єктів, довжину Фере, співвідношення сторін та анізотропію орієнтації. Для інсуліну було встановлено найвищі значення проєкційної частки площі, щільності довжини скелетизованих структур, щільності об’єктів, кінцевих точок і уявних вузлів/перетинів, що свідчить про формування компактної, високофрагментованої архітектури з переважанням численних коротких паличкоподібних елементів. Натомість, фібрили лізоциму характеризувалися найбільшими медіанними значеннями довжини Фере та співвідношення сторін, що узгоджується з більш вираженим поздовжнім ростом і формуванням анізометричних структур. Для альбуміну було виявлено проміжний тип морфології, який характеризується порівняно розрідженими криволінійними фібрилами та нижчою щільністю дискретних об’єктів і кінцевих точок. Для всіх трьох систем спостерігалися широкі розподіли орієнтацій і низькі індекси анізотропії, що вказує на переважно ізотропну, а не глобально впорядковану організацію. Отримані результати свідчать, що досліджені білкові системи реалізують різні режими амілоїдної самоорганізації, від архітектур із домінуванням фрагментації до більш протяжних фібрилярних мереж. Запропонований кількісний підхід створює основу для встановлення взаємозв’язку між морфологією амілоїдів, доступністю поверхні, зв’язністю, механічними властивостями та проєктуванням фібрилярних гідрогелів, біосенсорів, систем доставки лікарських засобів і нанокомпозитів.
Посилання
A. Taylor, and S. Radford, Curr. Opin. Struct. Biol. 98, 103245 (2026). https://doi.org/10.1016/j.sbi.2026.103245
A. Buell, Chem. Sci. 13, 10177 (2022). https://doi.org/10.1039/d1sc06782f
D. Li, and C. Liu, Structure 31, 1335-1347 (2023). https://doi.org/10.1016/j.str.2023.08.006
R. van der Kant, N. Louros, J. Schymkowitz, and F. Rousseau, Structure 30, 1178 (2022). https://doi.org/10.1016/j.str.2022.05.002
S. Basha, D. Mukunda, A. Pai, and K. Mahato, Int. J. Biol. Macromol. 311, 143725 (2025). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143725
S. Gras, L. Waddington, and K. Goldie, Methods Mol. Biol. 752, 197 (2011). https://doi.org/10.1007/978-1-60327-223-0_13
R. Polon, C. Heard, O. Gonzales-Viera, M. Macías-Rioseco, A. Mete, K. Watson, L. Woods, and A. Armién, J. Vet. Diagn. Invest. 37, 429-438 (2025). https://doi.org/10.1177/10406387251321415
Y. Baek, and M. Lee, Biochem. Soc. Trans. 52, 1631 (2024). https://doi.org/10.1042/BST20230854
L. Morozova-Roche, J. Zurdo, A. Spencer, W. Noppe, V. Receveur, D. Archer, M. Joniau, and C. Dobson, J. Struct. Biol. 130, 339 (2000). https://doi.org/10.1006/jsbi.2000.4264
J. Schindelin, I. Arganda-Carreras, E. Frise, V. Kaynig, M. Longair, T. Pietzsch, S. Preibisch, et al, Nat. Methods, 9, 676 (2012). https://doi.org/10.1038/nmeth.2019
J. Adamcik, and R. Mezzenga, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 57, 8370 (2018). https://doi.org/10.1002/anie.201713416
T. Knowles, and R. Mezzenga, Adv. Mater. 28, 6546 (2016). https://doi.org/10.1002/adma.201505961
W. Xue, and S. Radford, Biophys. J. 105, 2811 (2013). https://doi.org/10.1016/j.bpj.2013.10.034
S. Hill, J. Robinson, G. Matthews, and M. Muschol, Biophys. J. 96, 3781 (2009). https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.044
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
