Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54551 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ The effect of amyloid fibrils from lysozyme on the lipid bilayer of human lymphocytes under the conditions of oxidative stress in vitro. Влияние амилоидных фибрилл из лизоцима на состояние липидного бислоя лимфоцитов человека в условиях окислительного стресса in vitro Венская Е И Venskaia E И e.i.rusina@mail.ru Лукьяненко Л М Lukyanenko L М Скоробогатова А С Skarabahatava A С Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси ru Institute of Biophysics and Cell Engineering of NAS of Belarus ru Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси ru Institute of Biophysics and Cell Engineering of NAS of Belarus ru Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси ru Institute of Biophysics and Cell Engineering of NAS of Belarus ru 25 09 2020 25 09 2020 5 3 450 455 20 09 2020 20 09 2020 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54551/view

В данной работе изучено влияние амилоидных фибрилл из лизоцима на физико-химическое состояние липидного бислоя мембран лимфоцитов человека в условиях окислительного стресса. Для моделирования окислительного стресса в клетках использовали трет-бутилгидроперекись (t-BHP) в конечной концентрации 1 мМ. Об изменении физико-химического состояния липидного бислоя мембран лимфоцитов человека судили по параметрам флуоресценции липофильных зондов (ТМА-ДФГ, лаурдан и пирен) встраиваемых в липидный бислой мембран клеток на различной глубине. Генерацию АФК определяли с помощью флуоресцентного зонда CM-H2DCFDA. О процессах перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах клеток судили по концентрации малонового диальдегида (МДА). Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что образованные на основе лизоцима амилоидные фибриллы вызывают модификацию липидного бислоя мембран лимфоцитов человека, проявляющуюся в изменении параметров флуоресценции липофильных зондов, встроенных в мембрану клеток, и процесса ПОЛ в ней. С другой стороны, амилоидные фибриллы при краткосрочном воздействии на лимфоциты не приводят к генерации АФК в них, но способны усиливать окислительный стресс, вызванный t-BHP. Таким образом, окислительный стресс, вызванный воздействием t-BHP, усиливается в присутствии амилоидных фибрилл, полученных из лизоцима.

The aim of this work is the investigation of the effect of amyloid fibrils on the physical and chemical state of the lipid bilayer of human lymphocytes membrane under the conditions of oxidative stress. Also, the process of reactive oxygen species (ROS) in human lymphocytes after amyloid fibril influence was studied. Tert-butyl hydroperoxide (t-TBH) in the final concentration 1 mM was used for oxidative stress modeling. Changes of lipid bilayer were studied using lipophilic fluorescent probes (TMA-DPH, laurdan, pyrene) which incorporated into the membrane lipid bilayer at different depths. ROS generation was measured with the help of the fluorescent probe CM-H2DCFDA. Process of lipid peroxidation (LP) in the cell membrane judged by the concentration of the malondialdehyde (MDA). Obtained results indicate that lysozyme based amyloid fibrils lead to the lipid bilayer modification which manifested as changes of fluorescent parameters of lipophilic probes incorporated into the cells membrane and process of LP. At the same time, short term exposure of amyloid fibrils does not stimulate ROS generation in the lymphocytes but intensify oxidative stress generated by t-TBH. Consequently, amyloid fibrils from lysozyme increase oxidative stress generated by t-TBH.

 амилоидные фибриллы лизоцим лимфоциты микровязкость липидного бислоя окислительный стресс amyloid fibrils lysozyme lymphocytes microviscosity of lipid bilayer oxidative stress

Chiti F., Dobson C.M. Protein Misfolding, Amyloid Formation, and Human Disease: A Summary of Progress Over the Last Decade. Annu. Rev. Biochem, 2017, vol. 86, no. 35, pp. 1-35.42 Chiti F., Dobson C.M. Protein Misfolding, Amyloid Formation, and Human Disease: A Summary of Progress Over the Last Decade. Annu. Rev. Biochem, 2017, vol. 86, no. 35, pp. 1-35.42 Мальцев А.В., Галзитская О.В. Образование и участие нано-амилоидов в патогенезе болезни Альцгеймера и других амилоидогенных заболеваний. Биомедицинская химия, 2010, т. 56, вып. 6, с. 624-638. Mal'cev A.V., Galzitskaya O.V. Obrazovanie i uchastie nano-amiloidov v patogeneze bolezni Al'cgeymera i drugih amiloidogennyh zabolevaniy. Biomedicinskaya himiya, 2010, t. 56, vyp. 6, s. 624-638. Tycko R., Wickner R.B. Amyloid structure: conformational diversity and consequences. Acc. Chem. Res., 2013, vol. 46, pp. 1487-1496. Tycko R., Wickner R.B. Amyloid structure: conformational diversity and consequences. Acc. Chem. Res., 2013, vol. 46, pp. 1487-1496. Fitzpatrick A.W., et al. Atomic structure and hierarchical assembly of a cross-β amyloid fibril. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013, vol. 110, pp. 5468-5473. Fitzpatrick A.W., et al. Atomic structure and hierarchical assembly of a cross-β amyloid fibril. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013, vol. 110, pp. 5468-5473. Steensma D.P. “Congo” red. Arch. Pathol. Lab. Med., 2001, vol. 125, pp. 250-252. Steensma D.P. “Congo” red. Arch. Pathol. Lab. Med., 2001, vol. 125, pp. 250-252. Alberti S., et al. A systematic sutvey identifies prions and illuminates sequence features of prionogenic proteins. Cell, 2009, vol. 137, pp. 146-158. Alberti S., et al. A systematic sutvey identifies prions and illuminates sequence features of prionogenic proteins. Cell, 2009, vol. 137, pp. 146-158. Нижников А.А., Антонец К.С., Инге-Вечтомов С.Г. Амилоиды: от патогенеза к функции. Биохимия, 2015, т. 80, вып. 9, с. 1356-1375. Nizhnikov A.A., Antonec K.S., Inge-Vechtomov S.G. Amiloidy: ot patogeneza k funkcii. Biohimiya, 2015, t. 80, vyp. 9, s. 1356-1375. LeVine H. 3rd Thioflavine T interaction with synthetic Alzheimer's disease beta-amyloid peptides: detection of amyloid aggregation in solution. Protein Sci., 1993, vol. 2, no. 3, pp. 404-410. LeVine H. 3rd Thioflavine T interaction with synthetic Alzheimer's disease beta-amyloid peptides: detection of amyloid aggregation in solution. Protein Sci., 1993, vol. 2, no. 3, pp. 404-410. Krebs M.R., Bromley E.N., Donald A.M. The binding of thioflavin-T to amyloid fibrils: localisation and implications. J. Struct Biol., 2005, no. 149 (1), p. 30-7. Krebs M.R., Bromley E.N., Donald A.M. The binding of thioflavin-T to amyloid fibrils: localisation and implications. J. Struct Biol., 2005, no. 149 (1), p. 30-7. Huang B., He J., Ren J., Yan X.Y., Zeng C.M. Cellular membrane disruption by amyloid fibrils involved intermolecular disulfide cross-linking. Biochemistry, 2009, vol. 48 (25), pp. 5794-800. DOI: 10.1021/bi900219. Huang B., He J., Ren J., Yan X.Y., Zeng C.M. Cellular membrane disruption by amyloid fibrils involved intermolecular disulfide cross-linking. Biochemistry, 2009, vol. 48 (25), pp. 5794-800. DOI: 10.1021/bi900219. Kubánková M., López-Duarte I. Kiryushko D., Kuimova M.K. Molecular rotors report on changes in live cell plasma membrane microviscosity upon interaction with beta-amyloid aggregates. Soft Matter, 2018, vol. 14 (46), pp. 9466-9474. DOI: 10.1039/c8sm01633j. Kubánková M., López-Duarte I. Kiryushko D., Kuimova M.K. Molecular rotors report on changes in live cell plasma membrane microviscosity upon interaction with beta-amyloid aggregates. Soft Matter, 2018, vol. 14 (46), pp. 9466-9474. DOI: 10.1039/c8sm01633j. Díaz M., Fabelo N., Martín V., Ferrer I., Gómez T., Marín R. Biophysical alterations in lipid rafts from human cerebral cortex associate with increased BACE1/AβPP interaction in early stages of Alzheimer's disease. J. Alzheimers Dis., 2015, vol. 43 (4), pp. 1185-98. DOI: 10.3233/JAD-141146.PMID: 25147112. Díaz M., Fabelo N., Martín V., Ferrer I., Gómez T., Marín R. Biophysical alterations in lipid rafts from human cerebral cortex associate with increased BACE1/AβPP interaction in early stages of Alzheimer's disease. J. Alzheimers Dis., 2015, vol. 43 (4), pp. 1185-98. DOI: 10.3233/JAD-141146.PMID: 25147112. Harris F.M., Best K.B., Bell J.D. Use of laurdan fluorescence intensity and polarization to distinguish between changes in membrane fluidity and phospholipid order. Biochim Biophys Acta., 2002, vol. 1565 (1), pp. 123-128. Harris F.M., Best K.B., Bell J.D. Use of laurdan fluorescence intensity and polarization to distinguish between changes in membrane fluidity and phospholipid order. Biochim Biophys Acta., 2002, vol. 1565 (1), pp. 123-128. Wojtala A., Bonora M., Malinska D., Pinton P., Duszynski J., Wieckowski M.R. Methods to Monitor ROS Production by Fluorescence Microscopy and Fluorometry. Methods in enzymology, 2014, vol. 542, pp. 243-262. DOI: 10.1016/B978-0-12-416618-9.00013-3. Wojtala A., Bonora M., Malinska D., Pinton P., Duszynski J., Wieckowski M.R. Methods to Monitor ROS Production by Fluorescence Microscopy and Fluorometry. Methods in enzymology, 2014, vol. 542, pp. 243-262. DOI: 10.1016/B978-0-12-416618-9.00013-3.