Наномеханічні характеристики амілоїдних фібрил аполіпопротеїну А-І
Анотація
Амілоїдні фібрили – це особливий тип білкових агрегатів, який привертає невпинно зростаючу увагу завдяки їх важливій ролі в молекулярній етіології широкого кола захворювань. Амілоїдні фібрили представляють собою високовпорядковані самоасоціати, що характеризуються крос-β-складчатою структурою. Така організація фібрил відповідальна за їх нерозчинність та особливі механічні властивості. Висока жорсткість фібрилярних білкових агрегатів забезпечується великою кількістю водневих зв’язків, які стабілізують β-складчастий каркас амілоїдних фібрил. Все більшого обґрунтування набуває припущення, що фізичні властивості амілоїдів, особливо їх механічні характеристики, відіграють ключову роль у визначенні їх цитотоксичної дії. У зв’язку із цим, встановлення кореляції між еластичними властивостями амілоїдних агрегатів та їх цитотоксичністю є вельми необхідним. У даній роботі з використанням атомної силової мікроскопії (АСМ) були проаналізовані амілоїдні фібрили мутанту G26R/W@8 N-термінального фрагменту аполіпопротеїну А-І (апоА-І). Аналіз АСМ мікрофотографій виявив наявність двох поліморфних форм фібрил апоА-І – закрученої стрічки та спіральної стрічки. Кількісна характеризація еластичних властивостей апоА-І була проведена у рамках моделі персистентного ланцюга Порода-Краткі, з використанням програмного пакету Easyworm. Цей пакет дозволяє аналізувати зображення окремого поліпептидного ланцюга, отримані за допомогою АСМ, та визначати персистентну довжину ланцюга у трьох режимах в залежності від співвідношення контурної та персистентної довжини. Набір параметрів, отриманих внаслідок такого аналізу, включав модуль Юнга, персистентну довжину, жорсткість при вигині та другий момент інерції. Виявилось, що розраховані параметри мали більші значення для конфігурації спіральної стрічки у порівнянні із конфігурацією закрученої стрічки. Це свідчить про те, що спіральна стрічка є більш жорсткою та механічно стабільною конфігурацією. Отримані результати є важливими для більш глибокого розуміння механічно-контрольованої патологічної дії амілоїдних фібрил.
Завантаження
Посилання
J. Vaquer-Alicea, and M. Diamond, Annu. Rev. Biochem. 88, 785-810 (2019), https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-061516-045049.
S. Khatun, A, Singh, D. Mandal, A. Chandra, and A. Gupta, Phys. Chem. Chem. Phys. 21, 20083-20094 (2019), https://doi.org/10.1039/C9CP03238J.
A. Buell, Biochem. J. 476, 2677-2703 (2019), https://doi.org/10.1042/BCJ20160868.
O. Galzitskaya, Curr. Protein Pept. Sci. 20, 630-640 (2019), https://doi.org/10.2174/1389203720666190125160937.
P. Arosio, T. Knowles, and S. Linse, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 7606-7618 (2015), https://doi.org/10.1039/c4cp05563b.
M. Jucker, and L. Walker, Nature 501, 45-51 (2013), https://doi.org/10.1038/nature12481.
S. Zhang, M. Andreasen, J. Nielsen, L. Liu, E. Nielsen, J. Song, G. Li et al., Proc. Natl. Acd. Sci. USA 110, 2798-2803 (2013), https://doi.org/10.1073/pnas.1209955110.
V. Trusova, Biophys. Rev. Lett. 10, 135-156 (2015), https://doi.org/10.1142/S1793048015300029.
J. Liu, M. Tian, and L. Shen, Chem. Commun. 56, 3147-3150 (2020), https://doi.org/10.1039/C9CC10079B.
R. Tycko, Neuron 86, 632-645 (2015), https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.03.017.
M. Kollmer, W. Close, L. Funk, J. Rasmussen, A. Bsoul, A. Schierhorn, M. Schmiddt et al., Nat. Commun. 10, 4760-4767 (2019), https://doi.org/10.1038/s41467-019-12683-8.
E. Adachi, H. Nakajima, C. Mizuguchi, P. Dhanasekaran, H. Kawashima, K. Nagao, K. Akaji et al., J. Biol. Chem. 288, 2848-2856 (2013), https://doi.org/10.1074/jbc.M112.428052.
M. Girych, G. Gorbenko, V. Trusova, E. Adachi, C. Mizuguchi, K. Nagao, H. Kawashima et al., J. Struct. Biol. 185, 116-124 (2014), https://doi.org/10.1016/j.jsb.2013.10.017.
C. Bouchiat, M. Wang, J.-F. Allemand, T. Strick, S. Block, and V. Croquette, Biophys. J. 76, 409-413 (1999), https://doi.org/10.1016/S0006-3495(99)77207-3.
I. Usov, and R. Mezzenga, ACS Nano 8, 11035-11041 (2014), https://doi.org/10.1021/nn503530a.
G. Lamour, J. Kirkegaard, H. Li, T. Knowles, and J. Gsponer, Source Code Biol. Med. 9, 16-21 (2014), https://doi.org/10.1186/1751-0473-9-16.
B. Choi, G. Yoon, S. Lee, and K. Eom, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 1379-1389 (2015), https://doi.org/10.1039/c4cp03804e.
J. Adamcik, J.-M. Jung, J. Flakowski, P. Rios, G. Dietler, and R. Mezzenga, Nat. Nanotech. 5, 423-428 (2010), https://doi.org/10.1038/NNANO.2010.59.
Авторське право (c) 2020 Валерія Трусова, Катерина Вус, Ольга Житняківська, Уляна Тарабара, Хіроюкі Сайто, Галина Горбенко
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
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).
