Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
Владивосток, Приморский край, Россия
В работе рассматривается процесс образования и свойства амилоидоподобных агрегатов неспецифических поринов (OmpC и OmpF) наружной мембраны грамотрицательной бактерии Yersinia рseudotuberculos в кислой среде (рН 4,5) при повышенной температуре. Динамику формирования амилоидоподобных агрегатов поринов контролировали через две и четыре недели инкубации (при 42 ºС) и через 3-5 ч (при 90 ºС) с помощью окраски образцов амилоид-специфическим красителем тиофлавином Т, анализа спектров кругового дихроизма в дальней УФ-области, ИК-спектроскопии и конфокальной микроскопии. Обнаружено, что в случае OmpC порина инкубация в мягких условиях (42 ºС) приводит к обратимому накоплению α-спиральных участков в полипептидной цепи белка. В пространственной структуре OmpF порина в этих условиях существенных изменений не наблюдается, однако в жестких условиях (95 ºС) происходит формирование амилоидоподобных агрегатов, которые отличаются повышенным содержанием структуры β-листа. С помощью ИК-спектроскопии показано, что конформационная перестройка в молекуле OmpF порина связана с изменением количества и качества элементов β-структуры. По данным конфокальной микроскопии агрегаты исследованных неспецифических поринов можно рассматривать как промежуточные продукты амилоидогенного пути – олигомеры. Согласно литературным данным эти олигомеры, предшествующие образованию зрелых фибрилл, обладают мембранолитическими и цитотоксическими свойствами. Для прогретых образцов исследованных поринов при реконструкции в бислойные липидные мембраны не было обнаружено ни порообразующей, ни мембранолитической активности. По отношению к клеткам нейробластомы мыши Neuro-2a CCL-131™ полученные после инкубации агрегаты OmpF и OmpC поринов обладали более высокой токсичностью по сравнению с исходными образцами белков.
порины грамотрицательных бактерий, олигомеры, амилоидные фибриллы, взаимодействие с тиофлавином Т, цитотоксическая активность
1. Uversky V. Unusual biophysics of intrinsically disordered proteins. Biochimica et Biophysica Acta (BBA), 2013, vol. 1834, no. 5, pp. 932-951, doi:https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2012.12.008.
2. Oates M.E., Romero P., Ishida T., Ghalwash M., Mizianty M.J., Xue B., Dosztanyi S., Uversky V.N., Obradovic Z., Kurgan L., Dunker A.K., Gough J. D2P2: Database of Disordered Protein Predictions. Nucleic Acids Research, 2013, vol. 41, no. D1, pp. D508-D516, doi:https://doi.org/10.1093/nar/gks1226.
3. Dass R., Mulder F.A.A. Nielsen J.T. ODiNPred: comprehensive prediction of protein order and disorder. Sci. Rep., 2020, vol. 10, p. 14780, doi:https://doi.org/10.1038/s41598-020-71716-1.
4. Novikova O.D., Uversky V.N., Zelepuga E.A. Non-specific porins of Gram-negative bacteria as proteins containing intrinsically disordered regions with amyloidogenic potential. Progress in Molecular Biology and Translational Science, 2021, vol. 183, no. 3, doi: 10.1016/ bs.pmbts.2021.06.012.
5. Sahaya Rajan J.J., Chinnappan Santiago T., Singaravel R., Ignacimuthu S. Outer membrane protein C (OmpC) of Escherichia coli induces neurodegeneration in mice by acting as an amyloid. Biotechnol. Lett, 2016, vol. 38, doi:https://doi.org/10.1007/s10529-015-2025-8.
6. Kosolapova A.O., Belousov M.V., Sulatskaya A.I. et al. Two novel amyloid proteins, RopA and RopB, from the root nodule bacterium Rhizobium leguminosarum. Biomolecules, 2019, vol. 9, doi:https://doi.org/10.3390/biom9110694.
7. Nilsson M.R. Techniques to study amyloid fibril formation in vitro. Methods, 2004, vol. 34, no. 1, pp. 154-160, doi:https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2004.03.012.
8. Zandomeneghi G., Krebs M.R.H., Mccammon M.G., Fändrich M. FTIR reveals structural differences between native -sheet proteins and amyloid fibrils. Protein Science, 2004, vol. 13, doi:https://doi.org/10.1110/ps.041024904.
9. Laurine E., Gregoire C., Fandrich M., Engemann S., Marchal S., Thion L., Mohr M., Monsarrat B., Michel B., Dobson C.M. Lithostathine quadruple-helical filaments form proteinase K-resistant deposits in Creutzfeldt-Jakob disease. J. Biol. Chem, 2003, vol. 278, doi:https://doi.org/10.1074/jbc.M306767200.
10. Goormaghtigh E., Cabiaux V., Ruysschaert J.-M. Determination of soluble and membrane protein structure by Fourier transform infrared spectroscopy. In Physicochemical Methods in the Study of Biomembranes; Springer: New York, NY, USA, 1994, vol. 23, doi:https://doi.org/10.1007/978-1-4615-1863-1_10.
11. Dobson C.M. Protein folding and misfolding. Nature, 2003, vol. 426, doi:https://doi.org/10.1038/nature02261.
12. Lashuel H.A., LaBrenz S.R., Woo L., Serpell L.C. Kelly J.W. Protofilaments, filaments, ribbons, and fibrils from peptidomimetic self-assembly: implications for amyloid fibril formation and materials science. Am. Chem. Soc, 2000, vol. 122, doi:https://doi.org/10.1021/ja9937831.
13. Nilsberth C., Westlind-Danielsson A., Eckman C.B., Condron, M.M., Axelman K., Forsell C., Stenh C., Luthman J., Teplow D. B., Younkin S. G., Naslund J., Lannfelt L. The "Arctic" APP mutation (E693G) causes Alzheimer's disease by enhanced Abeta protofibril formation. Nat. Neurosci, 2001, vol. 4, doi:https://doi.org/10.1038/nn0901-887.
14. Bucciantini M., Giannoni E., Chiti F., Baroni F., Formigli L., Zurdo J., Taddei N., Ramponi G., Dobson C.M., Massimo S. Inherent toxicity of aggregates implies a common mechanism for protein misfolding diseases. Nature, 2002, vol. 416, doi:https://doi.org/10.1038/416507a.
15. Walsh D.M., Klyubin I., Fadeeva J.V., Cullen W.K., Anwyl R., Wolfe M.S., Rowan M.J., Selkoe D.J. Naturally secreted oligomers of amyloid beta protein potently inhibit hippocampal long-term potentiation in vivo. Nature, 2002, vol. 416, doi:https://doi.org/10.1038/416535a.
16. Campioni S., Mannini B., Zampagni M., Pensalfini A., Parrini C., Evangelisti E. A causative link between the structure of aberrant protein oligomers and their toxicity. Nat. Chem. Biol, 2010, vol. 6, doi:https://doi.org/10.1038/nchembio.283.
17. Patel P., Parmar K., Patel D., Kumar S., Trivedi M., Das M. Inhibition of amyloid fibril formation of lysozyme by ascorbic acid and a probable mechanism of action. Int. Journal Biol. Macromol., 2018, vol. 114, doi:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.03.152.
