Seeding and Cross-Seeding Aggregations of Aβ40 and hIAPP in Solution and on Surface

Miaomiao Liu Wenjuan Wang Xiuping Hao Xiaoyan Dong

Citation:  Miaomiao Liu, Wenjuan Wang, Xiuping Hao, Xiaoyan Dong. Seeding and Cross-Seeding Aggregations of Aβ40 and hIAPP in Solution and on Surface[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2022, 38(3): 200202. doi: 10.3866/PKU.WHXB202002024 shu

Aβ40和hIAPP在溶液和表面的成核与交叉成核聚集行为

    通讯作者: 董晓燕, d_xy@tju.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21978207

摘要: 阿尔茨海默氏病(AD)和2型糖尿病(T2DM)是常见的由蛋白质错误折叠引起的疾病,作为与此二者相关的致病蛋白,淀粉样β蛋白(Aβ)和人胰岛淀粉样多肽(hIAPP)的交叉聚集行为暗示了AD和T2DM的相关性。然而,Aβ和hIAPP在体内的交叉聚集过程尚不明确。为了更好地模拟体内环境特征,即同时存在不同形式的淀粉样蛋白聚集体,且少量的聚集体附着在血管壁上会成为聚集过程的种子,本文以硫代黄素T荧光测定,原子力显微镜,圆二色光谱,石英晶体微天平以及MTT法作为研究手段,探究了Aβ和hIAPP在溶液和固体表面的成核与交叉成核聚集行为。结果表明,少量的Aβ40和hIAPP种子(单体浓度的1/50)即可显著改变异源聚集的聚集路径,形成具有不同形态且含有更多β-折叠结构的异源聚集体,导致更高的细胞毒性。溶液和固体表面上的结果均证明异源成核聚集效率低于同源聚集,且异源聚集的特征很大程度上取决于种子类型。此外,不同于溶液中所得结果,hIAPP种子在固体表面的交叉成核聚集效率显著高于Aβ40种子,证明了界面性质对交叉聚集过程的影响。这些结论对于理解淀粉样蛋白交叉聚集过程具有重要意义。

English

    1. [1]

      Westermark, G. T.; Fändrich, M.; Lundmark, K.; Westermark, P. Csh. Perspect. Med. 2018, 8 (1), a024323. doi: 10.1101/cshperspect.a024323

    2. [2]

      Ren, B.; Zhang, Y.; Zhang, M.; Liu, Y.; Zhang, D.; Gong, X.; Feng, Z.; Tang, J.; Chang, Y.; Zheng, J. J. Mater. Chem. B 2019, 7 (46), 7267. doi: 10.1039/c9tb01871a

    3. [3]

      Lim, K. H. Front. Mol. Neurosci. 2019, 12, 158. doi: 10.3389/fnmol.2019.00158

    4. [4]

      Hardy, J.; Selkoe, D. J. Science 2002, 297 (5580), 353. doi: 10.1126/science.1072994

    5. [5]

      Ono, K.; Takahashi, R.; Ikeda, T.; Yamada, M. J. Neurochem. 2012, 122 (5), 883. doi: 10.1111/j.1471-4159.2012.07847.x

    6. [6]

      Palotay, J. L.; Howard, C. F. Vet. Pathol. 1982, 19 (Suppl. 7), 181. doi: 10.1177/030098588201907s14

    7. [7]

      Despa, F.; Goldstein, L. B.; Biessels, G. J. Ann. Neurol. 2019, 87 (3), 486. doi: 10.1002/ana.25668

    8. [8]

      Baram, M.; Atsmon-Raz, Y.; Ma, B.; Nussinov, R.; Miller, Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18 (4), 2330. doi: 10.1039/c5cp03338a

    9. [9]

      Zhu, H.; Tao, Q.; Ang, T. F. A.; Massaro, J.; Gan, Q.; Salim, S.; Zhu, R. -Y.; Kolachalama, V. B.; Zhang, X.; Devine, S.; et al. JAMA Netw. Open 2019, 2 (8), e199826. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2019.9826

    10. [10]

      Biessels, G. J.; Strachan, M. W. J.; Visseren, F. L. J.; Kappelle, L. J.; Whitmer, R. A. Lancet Diabetes Endo. 2014, 2 (3), 246. doi: 10.1016/S2213-8587(13)70088-3

    11. [11]

      Verdile, G.; Keane, K. N.; Cruzat, V. F.; Medic, S.; Sabale, M.; Rowles, J.; Wijesekara, N.; Martins, R. N.; Fraser, P. E.; Newsholme, P. Mediat. Inflamm. 2015, 2015, 105828. doi: 10.1155/2015/105828

    12. [12]

      Schultz, N.; Byman, E.; Wennström, M. Neurobiol. Aging 2018, 69, 94. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2018.05.003

    13. [13]

      Eisenberg, D.; Nelson, R.; Sawaya, M. R.; Balbirnie, M.; Sambashivan, S.; Ivanova, M. I.; Madsen, A. O.; Riekel, C. Acc. Chem. Res. 2006, 39 (9), 568. doi: 10.1021/ar0500618

    14. [14]

      Roostaei, T.; Nazeri, A.; Felsky, D.; De Jager, P. L.; Schneider, J. A.; Pollock, B. G.; Bennett, D. A. Voineskos, A. N. Mol. Psychiatr. 2017, 22 (2), 287. doi: 10.1038/mp.2016.35

    15. [15]

      Jackson, K.; Barisone, G. A.; Diaz, E.; Jin, L. W.; DeCarli, C.; Despa, F. Ann. Neurol. 2013, 74 (4), 517. doi: 10.1002/ana.23956

    16. [16]

      Soto, C.; Pritzkow, S. Nat. Neurosci. 2018, 21 (10), 1332. doi: 10.1038/s41593-018-0235-9

    17. [17]

      Armiento, V.; Spanopoulou, A.; Kapurniotu, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2020, 59 (9), 3372. doi: 10.1002/anie.201906908

    18. [18]

      Jucker, M.; Walker, L. C. Ann. Neurol. 2011, 70 (4), 532. doi: 10.1002/ana.22615

    19. [19]

      Kiriyama, Y.; Nochi, H. Cells 2018, 7 (8), 95. doi: 10.3390/cells7080095

    20. [20]

      O'Nuallain, B.; Williams, A. D.; Westermark, P.; Wetzel, R. J. Biol. Chem. 2004, 279 (17), 17490. doi: 10.1074/jbc.M311300200

    21. [21]

      Mulder, H.; Leckstrom, A.; Uddman, R.; Ekblad, E.; Westermark, P.; Sundler, F. J. Neurosci. 1995, 15 (11), 7625. doi: 10.1523/JNEUROSCI.15-11-07625.1995

    22. [22]

      Fawver, J. N.; Ghiwot, Y.; Koola, C.; Carrera, W.; Rodriguez-Rivera, J.; Hernandez, C.; Dineley, K. T.; Kong, Y.; Li, J. R.; Jhamandas, J.; et al. Curr. Alzheimer Res. 2014, 11 (10), 928. doi: 10.2174/1567205011666141107124538

    23. [23]

      Banks, W. A.; Kastin, A. J. Peptides 1998, 19 (5), 883. doi: 10.1016/S0196-9781 (98)00018-7

    24. [24]

      Hu, R. D.; Zhang, M. Z.; Chen, H.; Jiang, B. B.; Zheng, J. ACS Chem. Neurosci. 2015, 6 (10), 1759. doi: 10.1021/acschemneuro.5b00192

    25. [25]

      Yan, L. -M.; Velkova, A.; Tatarek-Nossol, M.; Andreetto, E.; Kapurniotu, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46 (8), 1246. doi: 10.1002/anie.200604056

    26. [26]

      Moreno-Gonzalez, I.; Edwards, G.; Salvadores, N.; Shahnawaz, M.; Diaz-Espinoza, R.; Soto, C. Mol. Psychiatr. 2017, 22 (9), 1327. doi: 10.1038/mp.2016.230

    27. [27]

      Kakinen, A.; Sun, Y. X.; Javed, I.; Faridi, A.; Pilkington, E. H.; Faridi, P.; Purcell, A. W.; Zhou, R. H.; Ding, F.; Lin, S. J.; et al. Sci. Bull. 2019, 64 (1), 26. doi: 10.1016/j.scib.2018.11.012

    28. [28]

      Seeliger, J.; Weise, K.; Opitz, N.; Winter, R. J. Mol. Biol. 2012, 421 (2-3), 348. doi: 10.1016/j.jmb.2012.01.048

    29. [29]

      Hao, X. P.; Zheng, J.; Sun, Y.; Dong, X. Y. Langmuir 2019, 35 (7), 2821. doi: 10.1021/acs.langmuir.8b03599

    30. [30]

      Naiki, H.; Nakakuki, K. Lab. Invest. 1996, 74 (2), 374.

    31. [31]

      Nielsen, L.; Khurana, R.; Coats, A.; Frokjaer, S.; Brange, J.; Vyas, S.; Uversky, V. N.; Fink, A. L. Biochemistry 2001, 40 (20), 6036. doi: 10.1021/bi002555c

    32. [32]

      Syed, S. B.; Khan, F. I.; Khan, S. H.; Srivastava, S.; Hasan, G. M.; Lobb, K. A.; Islam, A.; Hassan, M. I.; Ahmad, F. Int. J. Biol. Macromol. 2018, 117, 1252. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.06.025

    33. [33]

      Wang, C. G.; Xu, L.; Cheng, F.; Wang, H. Q.; Jia, L. Y. RSC Adv. 2015, 5 (38), 30197. doi: 10.1039/c5ra02314a

    34. [34]

      Sauerbrey, G. Z. Phys. 1959, 155 (2), 206. doi: 10.1007/BF01337937

    35. [35]

      Michaels, T. C. T.; Buell, A. K.; Terentjev, E. M.; Knowles, T. P. J. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5 (4), 695. doi: 10.1021/jz4024833

    36. [36]

      Voinova, M. V.; Rodahl, M.; Jonson, M.; Kasemo, B. Phys. Scr. 1999, 59 (5), 391. doi: 10.1238/Physica.Regular.059a00391

    37. [37]

      李松, 刘夫锋, 余林玲, 赵彦娇, 董晓燕. 物理化学学报, 2016, 32 (6), 1391. doi: 10.3866/PKU.WHXB201603221Li, S.; Liu, F. F.; Yu, L. L.; Zhao, Y. J.; Dong, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32 (6), 1391. doi: 10.3866/PKU.WHXB201603221

    38. [38]

      邓静, 马涛, 常自伟, 赵伟静, 杨俊. 物理化学学报, 2020, 36 (4), 1905019. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905019Deng, J.; Ma, T.; Chang, Z. W.; Zhao, W. Z.; Yang, J. Acta Phys. -Chim. Sin. , 2020, 36 (4), 1905019. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905019

    39. [39]

      毛晓波, 王晨轩, 刘磊, 马晓晶, 牛琳, 杨延莲, 王琛. 物理化学学报, 2010, 26 (4), 850. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100440Mao, X. B.; Wang, C. X.; Liu, L.; Ma, X. J.; Niu, L.; Yang, Y. L.; Wang, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (4), 850. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100440

    40. [40]

      Qahwash, I. M.; Boire, A.; Lanning, J.; Pytel, T. K. P.; Meredith, S. C. J. Biol. Chem. 2007, 282 (51), 36987. doi: 10.1074/jbc.M702146200

    41. [41]

      Trigg, B. J.; Lee, C. F.; Vaux, D. J.; Jean, L. Biochem. J. 2013, 456 (1), 67. doi: 10.1042/BJ20130605

    42. [42]

      何传新, 袁安朋, 张黔玲, 任祥忠, 李翠华, 刘剑洪. 物理化学学报, 2012, 28 (11), 2721. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207191He, C. X.; Yuan, A. P.; Zhang, Q. L.; Ren, X. Z.; Li, C. H.; Liu, J. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (11), 2721. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207191

    43. [43]

      Saraiva, A. M.; Pereira, M. C.; Brezesinski, G. Langmuir 2010, 26 (14), 12060. doi: 10.1021/la101203h

    44. [44]

      Haataja, L.; Gurlo, T.; Huang, C. J.; Butler, P. C. Endocr. Rev. 2008, 29 (3), 303. doi: 10.1210/er.2007-0037

    45. [45]

      Zhang, Y. C.; Lu, L.; Jia, J. P.; Jia, L. F.; Geula, C.; Pei, J. J.; Xu, Z. Q.; Qin, W.; Liu, R. Q.; Li, D.; et al. PLoS One 2014, 9 (1), e85885. doi: 10.1371/journal.pone.0085885

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  8
  • 文章访问数:  590
  • HTML全文浏览量:  28
文章相关
  • 发布日期:  2022-03-15
  • 收稿日期:  2020-02-20
  • 接受日期:  2020-04-09
  • 修回日期:  2020-04-06
  • 网络出版日期:  2020-04-20
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章