苏黎世联邦理工JACS,来自同一蛋白质序列的不同折叠状态决定了可逆与不可逆淀粉样蛋白状态

蛋白质折叠和错误折叠对重要的生物过程和致命的疾病都具有根本的重要性,特别是当折叠过程与特征性交叉β淀粉样蛋白基序相关时。淀粉样原纤维通常与包括神经变性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病、非神经病性局部淀粉样变性如 II 型糖尿病和全身性淀粉样变性在内的病理相关。

7月21日,来自苏黎世联邦理工大学的研究人员在国际著名化学期刊JACS上发表题为“Different Folding States from the Same Protein Sequence Determine Reversible vs Irreversible Amyloid Fate”的论文,详细研究了来自同一蛋白质序列的不同折叠状态决定了可逆与不可逆淀粉样蛋白的状态。

苏黎世联邦理工JACS,来自同一蛋白质序列的不同折叠状态决定了可逆与不可逆淀粉样蛋白状态


病理性淀粉样蛋白的特点是稳定性高,与其他形式的蛋白质聚集相比,它对洗涤剂和高温具有很强的抵抗力,这证明了这一点,尽管有些在极端条件下会发生解离。对稳定交叉 β 结构形成过程的许多有价值的见解来自一种称为立体拉链的简单结构基序,其中除了 β-折叠中的主链氢键外,β-之间的紧密配合和疏水界面片提供稳定淀粉样蛋白核心结构的必要力量。 这些超稳定的淀粉样蛋白结构导致普遍认为淀粉样蛋白本质上是不可逆的聚集体。


自组装成具有共享交叉β结构的淀粉样原纤维的倾向是蛋白质的一般特征。淀粉样蛋白相关疾病影响全球数百万人,但它们无法治愈且无法有效预防,这主要是由于淀粉样蛋白原纤维的不可逆组装和非凡稳定性。最近的研究表明,在某些含有低复杂性结构域的蛋白质中可能存在不稳定的淀粉样蛋白,这些结构域通常参与亚细胞无膜细胞器的形成。

苏黎世联邦理工JACS,来自同一蛋白质序列的不同折叠状态决定了可逆与不可逆淀粉样蛋白状态


虽然对这种可逆淀粉样蛋白折叠过程的基本理解完全缺失,但目前的观点是,给定的蛋白质序列将导致要么在大多数情况下不可逆,要么在少数例外情况下导致可逆的淀粉样蛋白原纤维。在这里研究人员展示了两种常见的球状蛋白质,人类溶菌酶及其来自鸡蛋清的同系物可以根据蛋白质的折叠路径自组装成可逆和不可逆的淀粉样原纤维。



苏黎世联邦理工JACS,来自同一蛋白质序列的不同折叠状态决定了可逆与不可逆淀粉样蛋白状态


在这两种折叠状态下,原纤维的淀粉样蛋白性质通过其交叉 β 结构在分子水平上得到证明,但在介观多态性和淀粉样蛋白状态的不稳定性质上存在显着差异。结构分析表明,可逆和不可逆淀粉样蛋白原纤维具有相同的全长蛋白质序列,但不同的原纤维核心结构和 β-折叠排列。这些结果阐明了淀粉样蛋白的可逆和不可逆性质之间的机制联系,并突出了蛋白质折叠状态在调节淀粉样蛋白的不稳定性和可逆性中的核心作用。可以根据蛋白质遵循的折叠路径自组装成可逆和不可逆的淀粉样蛋白原纤维。在这两种折叠状态下,原纤维的淀粉样蛋白性质通过其交叉 β 结构在分子水平上得到证明,但在介观多态性和淀粉样蛋白状态的不稳定性质上存在显着差异。结构分析表明,可逆和不可逆淀粉样蛋白原纤维具有相同的全长蛋白质序列,但不同的原纤维核心结构和 β-折叠排列。


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这些结果阐明了淀粉样蛋白的可逆和不可逆性质之间的机制联系,并突出了蛋白质折叠状态在调节淀粉样蛋白的不稳定性和可逆性中的核心作用。可以根据蛋白质遵循的折叠路径自组装成可逆和不可逆的淀粉样蛋白原纤维。在这两种折叠状态下,原纤维的淀粉样蛋白性质通过其交叉 β 结构在分子水平上得到证明,但在介观多态性和淀粉样蛋白状态的不稳定性质上存在显着差异。结构分析表明,可逆和不可逆淀粉样蛋白原纤维具有相同的全长蛋白质序列,但不同的原纤维核心结构和 β-折叠排列。这些结果阐明了淀粉样蛋白的可逆和不可逆性质之间的机制联系,并突出了蛋白质折叠状态在调节淀粉样蛋白的不稳定性和可逆性中的核心作用。

文献链接:https://doi.org/10.1021/jacs.1c03392
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