|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Механизм связывания ионов цинка на начальной стадии агрегации пептида бета-амилоида и его мутантных формтезисы доклада
- Авторы: Жохов С.С., Истрате А.Н., Козин С.А., Макаров А.А., Польшаков В.И.
- Сборник: Сборник тезисов VI Всероссийской конференции «Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях»
- Тезисы
- Год издания: 2015
- Место издания: Издательство Казанского университета Казань
- Первая страница: 110
- Последняя страница: 111
- Аннотация: Болезнь Альцгеймера – нейродегенеративная патология, характеризующаяся накоплением в нейронах мозга нерастворимых бляшек из агрегатов пептида бета-амилоида (Aβ), содержащего от 40 до 42 аминокислотных остатков. Известно, что в агрегации пептида, приводящей к формированию бляшек, ключевую роль выполняют ионы цинка. Агрегация идёт заметно быстрее, если металлсвязывающий фрагмент пептида (16 остатков с N-конца, обозначаемые Aβ(1-16)) имеет некоторые мутации или посттрансляционные модификации. К ним относится замена остатка His6 на Arg (т.н. «английская мутация»), изомеризация остатка Asp7, фосфорилирование остатка Ser8. При наличии хотя бы одной из них, связывание пептида с ионами цинка провоцирует его быструю димеризацию. В то же время, пептид Аβ дикого типа показывает заметно более низкую степень цинк-зависимой димеризации. В качестве модельной системы для изучения механизма цинк-зависимой димеризации данных модификаций пептида бета-амилоида, мы выбрали 16-членные пептиды Аβ(1-16)-Н6R, Аβ(1-16)-isoD7 и Aβ(1-16)-pS8. Их последовательности соответствуют металл-связывающему фрагменту пептида Аβ с каждой из указанных модификаций. Ион цинка в пептиде Аβ дикого типа хелатируется имидазольными группами остатков His6, His13, His14 и карбоксильной группой Glu11. При замене His6 на Arg этот остаток более не участвует в координации иона цинка. В этом случае Zn2+ связывается двумя молекулами пептида, что может инициировать дальнейшее межмолекулярное связывание их С-концевых фрагментов Аβ (остатки с 17 по 42). Сильное уширение сигналов ЯМР пептида Аβ(1-16)-Н6R при добавлении ионов цинка указывает на существование равновесия между несколькими конформациями комплекса пептид-металл. Кроме того, при добавлении цинка появляются новые сигналы, соответствующие димерной форме. Установлено, что ион цинка координируется аминокислотными остатками Glu11 и His14 двух молекул Аβ(1-16)-Н6R. По данным изомолярного ЯМР-титрования по методу Джобса, стехиометрия связывания Аβ(1-16)-Н6R с ионами цинка составляет 2:1, но присутствуют и мономерные комплексы (1:1). Между димерными и мономерными комплексами существует динамическое равновесие, подтвержденное спектрами ROESY. Фосфорилирование остатка Ser8 пептида Аβ приводит к формированию нового сайта координации ионов цинка, отсутствующего у пептида дикого типа. Кроме фосфатной группы Ser8, сайт включает в себя имидазольную группу His6. Будучи задействованной в этом новом сайте, данная группа не может участвовать в координации иона цинка по схеме, реализуемой в пептиде дикого типа, то есть совместно с Glu11, His13 и His14. Участок с 11 по 14 остатки, имеющий высокое сродство к ионам цинка, в отсутствии координационного центра His6 формирует интерфейс димеризации пептида, аналогичный рассмотренному выше случаю с заменой His6 на Arg. Существование двух сайтов связывания было подтверждено анализом ЯМР-спектров фрагментов пептида Aβ(1-16)-pS8, а именно 10-членного пептида Aβ(1-10)-pS8 и 6-членного Aβ(11-16). В первом случае добавление цинка приводит к сильным изменениям химических сдвигов протонов в остатках с 6 по 8 при стехиометрии связывания 1:1. Взаимодействие Aβ(11-16) с Zn2+ показывает стехиометрию 2:1, а наблюдаемое изменение химических сдвигов указывает на участие остатков Glu11 и His14 в координации иона металла. Изомеризация остатка Asp7 в пептиде Аβ существенно повышает способность пептида к цинк-зависимой олигомеризации. Установлено, что Аβ(1-16)-isoD7 координирует ион цинк остатками Glu11 и His14 двух молекул пептида. Однако в этом случае остаются остатки His6 и isoAsp7, способные хелатировать еще один ион металла. Взаимодействие этих остатков с Zn2+ приводит к тому, что металлсвязывающий домен Аβ(1-16)-isoD7 в присутствии ионов цинка претерпевает быструю олигомеризацию, приводящую к образованию нерастворимых агрегатов. Интерфейс цинк-зависимой димеризации, включающий остатки Glu11 и His14 наблюдается и в случае не модифицированного металлсвязывающего домена Аβ(1-16) человека. Однако наличие у Аβ(1-16) центра хелатирования в виде остатка His6, повышает его склонность к образованию мономолекулярного комплекса и уменьшает количество димерной формы. Таким образом, остатки Glu11 и His14 бета-амилоидного пептида во всех рассмотренных нами случаях образуют интерфейс его цинк-зависимой димеризации. Именно этот сайт димеризации может в первую очередь рассматриваться как перспективная мишень действия антиагрегационных терапевтических препаратов для лечения болезни Альцгеймера. Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда, грант № 14-14-00598, и Российского Фонда Фундаментальных Исследований, грант № 13-04-40108-КОМФИ.
- Добавил в систему: Польшаков Владимир Иванович