1. Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Москва, Россия; Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, Москва, Россия 2. Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Москва, Россия 3. Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, Москва, Россия
Болезнь Альцгеймера является наиболее распространённым нейродегенеративным заболеванием. Согласно гипотезе “амилоидного каскада”, ключевым событием патогенеза болезни Альцгеймера является переход b-амилоидного пептида (Аb) из мономерного состояния в агрегированное. Механизм агрегации Аb интенсивно изучается in vitro с использованием синтетических пептидов с помощью физико-химических методов, позволяющих оценивать размер, молекулярную структуру и морфологию образующихся агрегатов. В обзоре рассмотрены как хорошо известные, так и недавно появившиеся физико-химические методы исследования агрегации Аb, включая методы микроскопии, оптические и флуоресцентные методы, метод электронного парамагнитного резонанса, электрохимический и электрофоретический методы, гель-фильтрацию и масс-спектрометрические методы. Обсуждаются достоинства и недостатки методов. Отмечена уникальная возможность одновременно наблюдать как мономеры Аb, так и его олигомеры и крупные агрегаты с помощью методов атомно-силовой микроскопии и флуоресцентной корреляционной спектроскопии, а также высокая чувствительность последнего, позволяющая следить за процессом агрегации в низкоконцентрированных растворах Аb. Среди масс-спектрометрических методов выделен метод спектрометрии ионной подвижности/масс-спектрометрии, который, наряду с определением спектра олигомеров Аb, позволяет получать информацию об их структуре. Одновременное использование нескольких методов, позволяющих получить взаимодополняющие данные об агрегатах Аb, является наиболее оптимальным экспериментальным подходом к исследованию процесса агрегации b-амилоидных пептидов in vitro.
Загрузить PDF:
Ключевые слова: болезнь Альцгеймера, бета-амилоид, агрегация, аналитические методы
Радько С.П. и др. Физико-химические методы исследования агрегации b-амилоида // Биомедицинская химия. - 2015. - Т. 61. -N 2. - С. 203-218.
Радько С.П. и др., "Физико-химические методы исследования агрегации b-амилоида." Биомедицинская химия 61.2 (2015): 203-218.
Радько, С. П., Хмелёва, С. А., Супрун, Е. В., Козин, С. А., Бодоев, Н. В., Макаров, А. А., Арчаков, А. И., Шумянцева, В. В. (2015). Физико-химические методы исследования агрегации b-амилоида. Биомедицинская химия, 61(2), 203-218.
Переводная версия в журнале «Biomedical Chemistry (Moscow) Supplement Series B»:10.1134/S1990750815030075
Bitan G., Kirkitadze M.D., Lomakin A., Vollers S.S., Benedek G.B., Teplow D.B. (2003) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 330-335. CrossRef Scholar google search
Zirah S., Kozin S.A., Mazur A.K., Blond A., Cheminant M., Segalas-Milazzo I., Debey P., Rebuffat S. (2006) J. Biol. Chem., 281, 2151-2161. CrossRef Scholar google search
Kozin S.A., Zirah S., Rebuffat S., Hoa G.H., Debey P. (2001) Biochem. Biophys. Res. Commun., 285, 959-964. CrossRef Scholar google search
Walsh D.M., Lomakin A., Benedek G.B., Condron M.M., Teplow D.B. (1997) J. Biol. Chem., 272, 22364-22372. CrossRef Scholar google search
Matsumura S., Shinoda K., Yamada M., Yokojima S., Inoue M., Ohnishi T., Shimada T., Kikuchi K., Masui D., Hashimoto S. et al. (2011) J. Biol. Chem., 286, 11555-11562. CrossRef Scholar google search
Wu W.H., Liu Q., Sun X., Yu J.S., Zhao D.S., Yu Y.P., Luo J.J., Hu J., Yu Z.W., Zhao Y.F., Li Y.M. (2013) Biochem. Biophys. Res. Commun., 439, 321-326. CrossRef Scholar google search
Feng Y., Yang S.G., Du X.T., Zhang X., Sun X.X., Zhao M., Sun G.Y., Liu R.T. (2009) Biochem. Biophys. Res. Commun., 390, 1250-1254. CrossRef Scholar google search
Ushikubo H., Tanimoto Y., Abe K., Asakawa T., Kan T., Akaishi T. (2014) Biol. Pharm. Bull., 37, 748-754. CrossRef Scholar google search
Catto M., Arnesano F., Palazzo G., De Stradis A., Calo V., Losacco M., Purgatorio R., Campagna F. (2014) Arch. Biochem. Biophys., 560, 73-82. CrossRef Scholar google search
Norlin N., Hellberg M., Filippov A., Sousa A.A., Grobner G., Leapman R.D., Almqvist N., Antzutkin O.N. (2012) J. Struct. Biol., 180, 174-189. CrossRef Scholar google search
Vestergaard M., Hamada T., Saito M., Yajima Y., Kudou M., Tamiya E., Takagi M. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun., 377, 725-728. CrossRef Scholar google search
Baumketner A., Bernstein S. L., Wyttenbach T., Bitan G., Teplow D.B., Bowers M.T., Shea J.E. (2006) Protein Sci., 15, 420-428. CrossRef Scholar google search
Bartolini M., Bertucci C., Bolognesi M.L., Cavalli A., Melchiorre C., Andrisano V. (2007) Chembiochem., 8, 2152-2161. CrossRef Scholar google search
Sarroukh R., Cerf E., Derclaye S., Dufrene Y.F., Goormaghtigh E., Ruysschaert J.M., Raussens V. (2011) Cell. Mol. Life Sci., 68, 1429-1438. CrossRef Scholar google search
Bolognesi B., Cohen S. I., Aran Terol P., Esbjorner E.K., Giorgetti S., Mossuto M.F., Natalello A., Brorsson A.C., Knowles T.P., Dobson C.M., Luheshi L.M. (2014) ACS Chem. Biol., 9, 378-382. CrossRef Scholar google search
Thunecke M., Lobbia A., Kosciessa U., Dyrks T., Oakley A.E., Turner J., Saenger W., Georgalis Y. (1998) J. Pept. Res., 52, 509-517. CrossRef Scholar google search
Picone P., Carrotta R., Montana G., Nobile M.R., San Biagio P.L., Di Carlo M. (2009) Biophys. J., 96, 4200-4211. CrossRef Scholar google search
Hepler R.W., Grimm K.M., Nahas D.D., Breese R., Dodson E.C., Acton P., Keller P.M., Yeager M., Wang H., Shughrue P., Kinney G., Joyce J.G. (2006) Biochemistry, 45, 15157-15167. CrossRef Scholar google search
Rambaldi D.C., Zattoni A., Reschiglian P., Colombo R., De Lorenzi E. (2009) Anal. Bioanal. Chem., 394, 2145-2149. CrossRef Scholar google search
Lomakin A., Teplow D.B., Benedek G.B. (2005) Methods Mol. Biol., 299, 153-174. Scholar google search
Lomakin A., Chung D.S., Benedek G.B., Kirschner D.A., Teplow D.B. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93, 1125-1129. CrossRef Scholar google search
Campagna F., Catto M., Purgatorio R., Altomare C.D., Carotti A., De Stradis A., Palazzo G. (2011) Eur. J. Med. Chem., 46, 275-284. CrossRef Scholar google search
Churches Q.I., Caine J., Cavanagh K., Epa V.C., Waddington L., Tranberg C.E., Meyer A.G., Varghese J.N., Streltsov V., Duggan P. J. (2014) Bioorg. Med. Chem. Lett., 24, 3108-3112. CrossRef Scholar google search
Bolognin S., Messori L., Drago D., Gabbiani C., Cendron L., Zatta P. (2011) Int. J. Biochem. Cell. Biol., 43, 877-885. CrossRef Scholar google search
Friedman O.M., Matsudaira P., Reis A.H., Jr., Simister N., Correia I., Kew D., Wei J. Y., Pochapsky T. (2007) J. Alzheimers Dis., 11, 291-300. Scholar google search
Lakatos A., Zsigo E., Hollender D., Nagy N.V., Fulop L., Simon D., Bozso Z., Kiss T. (2010) Dalton. Trans., 39, 1302-1315. CrossRef Scholar google search
Cizas P., Budvytyte R., Morkuniene R., Moldovan R., Broccio M., Losche M., Niaura G., Valincius G., Borutaite V. (2010) Arch. Biochem. Biophys., 496, 84-92. CrossRef Scholar google search
Li H., Monien B.H., Lomakin A., Zemel R., Fradinger E.A., Tan M., Spring S.M., Urbanc B., Xie C.W., Benedek G.B., Bitan G. (2010) Biochemistry, 49, 6358-6364. CrossRef Scholar google search
Garai K., Sahoo B., Kaushalya S. K., Desai R., Maiti S. (2007) Biochemistry, 46, 10655-10663. CrossRef Scholar google search
Wiesehan K., Stohr J., Nagel-Steger L., van Groen T., Riesner D., Willbold D. (2008) Protein Eng. Des. Sel., 21, 241-246. CrossRef Scholar google search
Hochdorffer K., Marz-Berberich J., Nagel-Steger L., Epple M., Meyer-Zaika W., Horn A.H., Sticht H., Sinha S., Bitan G., Schrader T. (2011) J. Am. Chem. Soc., 133, 4348-4358. CrossRef Scholar google search
Sepkhanova I., Drescher M., Meeuwenoord N.J., Limpens R.W., Koning R.I., Filippov D.V., Huber M. (2009) Appl. Magn. Reson., 36, 209-222. CrossRef Scholar google search
Ionut Iurascu M., Cozma C., Tomczyk N., Rontree J., Desor M., Drescher M., Przybylski M. (2009)Anal. Bioanal. Chem., 395, 2509-2519. CrossRef Scholar google search
Bernstein S.L., Wyttenbach T., Baumketner A., Shea J.E., Bitan G., Teplow D.B., Bowers M. T. (2005) J. Am. Chem. Soc., 127, 2075-2084. CrossRef Scholar google search
Wang J., Varghese M., Ono K., Yamada M., Levine S., Tzavaras N., Gong B., Hurst W.J., Blitzer R.D., Pasinetti G.M. (2014) J. Alzheimers Dis., 41, 643-650. Scholar google search
Sabella S., Quaglia M., Lanni C., Racchi M., Govoni S., Caccialanza G., Calligaro A., Bellotti V., De Lorenzi E. (2004) Electrophoresis, 25, 3186-3194. CrossRef Scholar google search
Picou R.A., Kheterpal I., Wellman A.D., Minnamreddy M., Ku G., Gilman S.D. (2011) J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 879, 627-632. CrossRef Scholar google search
Brogi S., Butini S., Maramai S., Colombo R., Verga L., Lanni C., De Lorenzi E., Lamponi S., Andreassi M., Bartolini M. et al. (2014) CNS Neurosci. Ther., 20, 624-632. CrossRef Scholar google search
Bartolini M., Naldi M., Fiori J., Valle F., Biscarini F., Nicolau D.V., Andrisano V. (2011) Anal. Biochem., 414, 215-225. CrossRef Scholar google search
Cernescu M., Stark T., Kalden E., Kurz C., Leuner K., Deller T., Gobel M., Eckert G. P., Brutschy B. (2012) Anal. Chem., 84, 5276-5284. CrossRef Scholar google search
Kloniecki M., Jablonowska A., Poznanski J., Langridge J., Hughes C., Campuzano I., Giles K., Dadlez M. (2011) J. Mol. Biol., 407, 110-124. CrossRef Scholar google search
Sitkiewicz E., Kloniecki M., Poznanski J., Bal W., Dadlez M. (2014) J. Mol. Biol., 426, 2871-2885. CrossRef Scholar google search
Gessel M.M., Bernstein S., Kemper M., Teplow D.B., Bowers M.T. (2012) ACS Chem. Neurosci., 3, 909-918. CrossRef Scholar google search
Roychaudhuri R., Lomakin A., Bernstein S., Zheng X., Condron M.M., Benedek G.B., Bowers M., Teplow D.B. (2014) J. Mol. Biol., 426, 2422-2441. CrossRef Scholar google search
Young L.M., Saunders J.C., Mahood R.A., Revill C.H., Foster R.J., Tu L.H., Raleigh D.P., Radford S.E., Ashcroft A.E. (2015) Nat. Chem., 7, 73-81. CrossRef Scholar google search
