Современные представления о строении и формировании амилоидных фибриллСтраница 1
Амилоидные отложения состоят из фибриллярных белков связанных с полисахаридами и другими компонентами. Физико-химические особенности амилоида определяют его тинкториальные свойства, выявляемые при использовании красителя Конго красного, тиофлавина Т или S.
Таким образом, термин "амилоидоз" объединяет болезни, которые характеризуются отложением белковых масс, имеющих фибриллярную ультраструктуру и обладающих двойным лучепреломлением в поляризованном свете. Значительный прогресс в выяснении структурных свойств амилоидных фибрилл был сделан с помощью рентгеновской дифракции фибриллярного материала, выделенного из биологических тканей, а также сформированного in vitro (Blake et al., 1996; Blake & Serpell, 1996; Sunde & Blake, 1997). Эти исследования показали, что все амилоидные фибриллы имеют β-складчатую структуру с отдельными β-слоями, ориентированными параллельно главной оси фибриллы. Это означает, что белок-предшественник амилоидов, не имеющий такой структуры, подвергается молекулярным перестройкам.
На сегодняшний день известно более 20 белков, образующих амилоидные фибриллы in vivo и участвующих в патогенезе амилоидозов (таблица 2), а также белки, амилоиды которых изучены только in vitro (таблица 3) (Uversky & Fink 2004). Аβ-пептид, инсулин, лизоцим, транстиретин, амилин, хантингтин, тау-белок, α-синуклеин, миоглобин, и другие различаются между собой по аминокислотным последовательностям, вторичным и третичным структурам. Однако, несмотря на это, образованные ими амилоидные фибриллы имеют β-складчатую структуру. Эксперименты in vitro со многими белками показали, что перед образованием амилоидов структура их молекул должна претерпевать трансформацию типа «α-спираль – β-складчатость», что, как правило, требует длительной инкубации и жестких условий, несовместимых с условиями in vivo: низкие значения рН, высокие температуры, добавление ряда веществ, не присутствующих в клетке и т.п., Белки-предшественники амилоидов могут иметь β-структуру, или α-спираль или содержать обе структуры. Переход растворимой формы прионного белка в фибриллярную сопровождается уменьшением содержания α-спирали и увеличением β-структуры. Аβ-пептид при образовании амилоидных фибрилл также претерпевает трансформацию структуры от α-спирали к β-структуре. Все эти данные указывают на то, что белки, вторичная структура которых представлена α-спиралью, претерпевают трансформацию типа "α-спираль – β-структура" до или во время образования фибрилл. Однако процесс фибрилообразования не всегда требует перехода α-спирали в β-структуру. Так, белок транстиретин представляет собой тетрамер, где каждая субъединица содержит только β-структуру, а молекула α-синуклеина в нативной форме представляет собой развернутую структуру. К таким белкам можно отнести и исследуемые нами белки семейства тайтина, содержащие >90% β-cкладчатости.
Таблица 2.
Амилоидогенные белки и пептиды участвующие в патогенезе амилоидозов (см. ссылки в обзоре Uversky & Fink 2004).
Амилоидогенный белок |
Тип структуры |
Заболевание |
Место накопления амилоидных фибрилл |
β-амилоид и его пептиды |
α-спираль |
болезнь Альцгеймера |
мозг |
тау-белок |
развернутый |
болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона |
мозг |
транстиретин |
β-структура |
сенильный системный амилоидоз, наследственная амилоидная полинейропатия |
во всех органах и тканях |
хантингтин |
α-спираль |
болезнь Хантингтона |
мозг |
легкие цепи иммуноглобулинов |
β-структура |
амилоидоз ассоциированный с легкими цепями |
во всех органах и тканях |
аполипопротеин А1 |
α-спираль |
наследственный системный амилоидоз |
глаза |
лизоцим |
α-спираль + β-структура |
наследственный системный амилоидоз |
внутренние органы и ткани |
α-синуклеин |
развернутый |
болезнь Паркинсона, деменция с тельцами Леви |
мозг |
амилин |
развернутый |
диабет второго типа |
печень |
фибриноген и его фрагменты |
β-структура |
наследственный почечный амилоидоз |
почки |
β2-микроглобулин |
β-структура |
амилоидоз связанный с гемодиализом |
опорно-двигательная система, сердце мочеполовая система, периферическая нервная система, желудочно-кишечный тракт |
Популярные статьи:
Семейство Злаковые – Poaceae
Основные характеристики этого семейства: cтебель в виде соломины, цилиндрический (реже сплюснутый), с плотными вздутыми узлами и большей частью полыми междоузлиями, у некоторых видов стебель одревесневший, например, у бамбука. Цветы больш ...
Основные понятия и представления химии в системе естествознания
Химия – очень древняя наука. Существует несколько объяснений слова «химия». Согласно одной из имеющихся теорий, оно происходит от древнего названия Египта – Kham и, следовательно, должно означать «египетское искусство». Согласно другой те ...
Основные
положения современного учения о типах высшей нервной деятельности
Теоретическое и экспериментальное обоснование ведущей роли центральной нервной системы (ЦНС) в динамических особенностях поведения впервые дал И.П.Павлов, выделивший три основных свойства нервной системы: силу, уравновешенность и подвижно ...