Amyloidi - Amyloid

Mikrokuvaaja, joka näyttää amyloidikertymiä (vaaleanpunainen) ohutsuolessa . Pohjukaissuoli ja amyloidikerrostuma lamina propriassa. Amyloidi näkyy homogeenisena vaaleanpunaisena materiaalina lamina propriassa ja verisuonten ympärillä. 20 -kertainen suurennus.

Amyloideista ovat aggregaattien proteiinien tunnettu säikeisen morfologia 7-13 nm on halkaisija , joka on β-levyn sekundäärisen rakenteen (tunnetaan rajat β) ja kyky tulla värjätään mukaan erityisesti väriaineiden, kuten Congo red . Vuonna ihmiskehon , amyloideista on liitetty kehittää erilaisia sairauksia . Patogeeninen amyloideista muodostamiseksi, kun aikaisemmin terveen proteiinit menettävät normaalin rakenteen ja fysiologisia toimintoja ( virhelaskostumista ) ja kuitumaisten talletukset plakkien ympärillä soluja, jotka voivat häiritä terveeseen toimintaan kudosten ja elinten.

Tällaisia ​​amyloideja on yhdistetty (mutta ei välttämättä syynä) yli 50 ihmissairauteen, jotka tunnetaan nimellä amyloidoosi , ja niillä voi olla rooli joissakin neurodegeneratiivisissa häiriöissä. Jotkut näistä sairauksista ovat pääasiassa satunnaisia ​​ja vain harvat ovat perinnöllisiä . Toiset ovat vain sukulaisia . Jotkut ovat iatrogeenisiä, koska ne johtuvat lääketieteellisestä hoidosta . Prionit ovat tarttuva amyloidimuoto, joka voi toimia mallina muun ei-tarttuvan muodon muuttamiseksi. Amyloideilla voi myös olla normaaleja biologisia toimintoja; esimerkiksi, muodostumiseen fimbrioiden joissakin sukujen ja bakteerit , lähetyksen epigeneettisen piirteitä sieniä, sekä pigmenttikertymää ja hormonien vapautumisen ihmisillä.

Amyloidien tiedetään syntyvän monista eri proteiineista. Nämä polypeptidiketjut muodostavat yleensä β-arkkirakenteita , jotka aggregoituvat pitkiksi kuiduiksi; identtiset polypeptidit voivat kuitenkin taittua useiksi erillisiksi amyloidikonformaatioiksi. Konformaatioiden monimuotoisuus on saattanut johtaa prionitautien eri muotoihin .

HET-s: n amyloidi (218-289) prionipentameeri , Podospora anserina ( ATE : 2rnm ).

Määritelmä

Nimi amyloidin tulee alussa väärässä tunnistamisen Rudolf Virchow aineen, kuten tärkkelyksen ( Amylum sisään Latinalaisessa , mistä Kreikka ἄμυλον AmylonTM ), joka perustuu raaka jodi-värjäys tekniikoita. Tieteellisessä yhteisössä keskusteltiin jonkin aikaa, ovatko amyloidikerrostumat rasva- tai hiilihydraattiesiintymiä vai eivät, kunnes lopulta (vuonna 1859) todettiin, että ne ovat itse asiassa albumoidiproteiinimateriaalin talletuksia .

• Klassisen, histopatologiset määritelmä amyloidi on ekstrasellulaarinen, proteiinipitoiset säikeisen talletus jolla β-levyn sekundaarirakenne ja tunnistetaan omena-vihreä kahtaistaitteisuuden kun värjättiin Congo red alle polarisoidun valon . Nämä kerrostumat rekrytoivat usein erilaisia ​​sokereita ja muita komponentteja, kuten seerumin amyloidi P -komponenttia , mikä johtaa monimutkaisiin ja joskus epähomogeenisiin rakenteisiin. Viime aikoina tämä määritelmä on tullut kyseenalaiseksi, koska joitakin klassisia amyloidilajeja on havaittu selvästi solunsisäisissä paikoissa.
• Uudempi, biofyysinen määritelmä on laajempi, mukaan lukien kaikki polypeptidit, jotka polymeroituvat muodostamaan ristikkäisen β-rakenteen, in vivo tai in vitro , solujen sisällä tai ulkopuolella . Mikrobiologit , biokemistit , biofyysikot , kemistit ja fyysikot ovat suurelta osin omaksuneet tämän määritelmän, mikä johti jonkinlaiseen ristiriitaan biologisessa yhteisössä kielestä .

Amyloideja muodostavat proteiinit sairauksissa

Tähän mennessä 37 ihmisen proteiinin on havaittu muodostavan amyloidia patologiassa ja liittyvät hyvin määriteltyihin sairauksiin . Kansainvälinen amyloidoosiseura luokittelee amyloidifibrillit ja niihin liittyvät sairaudet assosioituneiden proteiinien perusteella (esimerkiksi ATTR on TTR: n muodostama sairauksien ja niihin liittyvien fibrillien ryhmä ). Alla on taulukko.

Muut kuin sairaudet ja toiminnalliset amyloidit

Monia esimerkkejä ei-patologisesta amyloidista, jolla on hyvin määritelty fysiologinen rooli, on tunnistettu eri organismeissa, mukaan lukien ihminen . Näitä voidaan kutsua toiminnallisiksi tai fysiologisiksi tai luontaisiksi amyloideiksi.

• Toiminnallinen amyloidi Homo sapiensissa :
  • Melanosyyttiproteiinin PMEL intralumenaalinen alue
  • Peptidi-/proteiinihormonit, jotka on tallennettu amyloideiksi endokriinisten eritysrakeiden sisälle
  • Reseptorien kanssa vuorovaikutuksessa oleva seriini/treoniiniproteiinikinaasi 1/3 ( RIP1 / RIP3 )
  • Fragmentit eturauhasen hapan fosfataasi ja semenogelins

• Funktionaalinen amyloidi muissa organismeissa:
  • Curli fibrillien tuotettu E. coli , Salmonella , ja muutamia muita jäseniä Enterobacteriales (CSG). Geneettiset elementit ( operonien ), joka koodaa curli järjestelmä ovat phylogenetic laajalle levinnyttä ja löytyy ainakin neljä bakteeri- phyla. Tämä viittaa siihen, että monet muut bakteerit voivat ilmentää curli -fibrillejä.
  • GvpA muodostaen seinät erityisen kaasurakkuloita eli noste soluelimiin vesieliöiden arkkien ja eubakteerit
  • Fap fibrill eri Pseudomonas -lajeissa
  • Chaplins Streptomyces coelicolorista
  • Spidroin ( Trichonephila edulis) ( hämähäkki ) ( hämähäkkisilkki )
  • Hydrofobiinit päässä Neurospora crassan ja muut sienet
  • Sienisolujen adheesioproteiinit, jotka muodostavat solun pinnan amyloidialueita ja joilla on huomattavasti parempi sitoutumislujuus
  • Ympäristön biofilmien mukaan värjäämällä amyloidin väriaineilla ja vasta-aineita. Esimerkiksi Bacillus subtilis -biofilmeihin kuuluu TasA -proteiini, joka muodostaa toiminnallisia amyloideja ylläpitäen biofilmin rakennetta.
  • Putkimaiset vaipat, jotka ympäröivät Methanosaeta thermophila -kuituja

• Toimiva amyloidi, joka toimii prioneina
  • Useita hiivan prionit perustuvat tarttuva amyloidi, esim [PSI +] ( Sup35p ); [URE3] ( Ure2p ); [PIN+] tai [RNQ+] (Rnq1p); [SWI1+] (Swi1p) ja [OCT8+] (Cyc8p)
  • Prion HET-tuotteet Podospora anserinalta
  • CPEB: n neurospesifinen isoformi Aplysia californicasta (merietana)

Rakenne

Fibrillin rakenne, joka koostuu yhdestä ainoasta protofilamentista, amyloidi -beetapeptidistä katsottuna fibrillin pitkää akselia alaspäin ( ATE : 2 mlq ).

Amyloidit muodostuvat pitkistä haarautumattomista kuiduista, joille on tunnusomaista laajennettu beeta-arkin toissijainen rakenne , jossa yksittäiset beeta-juosteet (β-juosteet) (värilliset nuolet viereisessä kuvassa) on järjestetty kohtisuoraan kuidun pitkää akselia vasten. Tällainen rakenne tunnetaan ristikkäisenä β-rakenteena. Kukin yksittäinen kuitu voi olla 7–13 nanometrin leveä ja muutaman mikrometrin pituinen. Tärkeimmät tunnusmerkit, jotka eri tieteenalat tunnustavat proteiiniaggregaattien luokittelemiseksi amyloidiksi, ovat odotetun halkaisijan omaava fibrillaarinen morfologia, joka on havaittu lähetyselektronimikroskopialla (TEM) tai atomivoimamikroskopialla (AFM), ristikkäisen β-sekundäärisen rakenteen läsnäolo , määritetty pyöreällä dikroismilla , FTIR: llä , kiinteän olomuodon ydinmagneettisella resonanssilla (ssNMR), röntgenkristallografialla tai röntgenkuidudiffraktiolla (pidetään usein "kulta-standarditestinä" nähdäkseen, sisältääkö rakenne ristikkäisiä β-kuituja) ja kyky värjätä tietyillä väriaineilla, kuten Kongon punaisella , tioflaviini T: llä tai tioflaviini S: llä .

Termi "risti-β" perustui kahden diffraktiojohtosarjan havaintoon, yksi pitkittäinen ja yksi poikittainen, jotka muodostavat ominaisen "ristikuvion". On olemassa kaksi tyypillistä sirontadiffraktiosignaalia, jotka on tuotettu 4,7 ja 10 Ångströmillä (0,47 nm ja 1,0 nm). Beeta -arkin "pinot" ovat lyhyitä ja kulkevat amyloidifibrillin leveyden yli; amyloidifibrillin pituus on rakennettu kohdistetuilla β-säikeillä. Risti-β-kuvion katsotaan olevan amyloidirakenteen diagnostinen tunnusmerkki.

Amyloidikuidut koostuvat yleensä 1–8 protofilamentista (kuvassa näkyy yksi kuitu, joka vastaa myös kuitua), halkaisijaltaan 2–7 nm ja jotka ovat vuorovaikutuksessa sivusuunnassa litteinä nauhoina, jotka säilyttävät 2–7 nm korkeuden. yhdestä protofilamentista) ja ne ovat jopa 30 nm leveitä; useammin protofilamentit kiertyvät toistensa ympärille muodostaen tyypillisesti 7–13 nm leveitä fibrillejä. Jokaisella protofilamentilla on tyypillinen risti-β-rakenne ja se voidaan muodostaa 1–6 β-arkista (kuusi on esitetty kuvassa) pinottuina toistensa päälle. Kukin yksittäinen proteiinimolekyyli voi vaikuttaa yhteen useisiin β-juosteisiin kussakin protofilamentissa ja säikeet voidaan järjestää rinnakkaisiin β-levyihin, mutta useammin rinnakkaisiin β-levyihin. Vain murto-osa polypeptidiketjusta on β-juosteen konformaatiossa fibriileissä, loput muodostavat strukturoituja tai rakenteettomia silmukoita tai pyrstöjä.

Tietoamme amyloidifibrillien atomitason rakenteesta rajoitti pitkään se, että ne eivät sovellu perinteisimpiin proteiinirakenteiden tutkimismenetelmiin. Viime vuosina on edistytty kokeellisissa menetelmissä, mukaan lukien kiinteiden aineiden NMR- spektroskopia ja kryoelektronimikroskopia . Yhdessä nämä menetelmät ovat tarjonneet amyloidifibrillien 3D-atomirakenteita, jotka ovat muodostuneet amyloidi-p-peptideistä, a-synukleiinista, tau: sta ja FUS-proteiinista ja jotka liittyvät erilaisiin neurodegeneratiivisiin sairauksiin.

Mikrokiteiden röntgendiffraktiotutkimukset paljastivat amyloidin ydinalueen atomistisia yksityiskohtia, vaikkakin vain yksinkertaistetuille peptideille, joiden pituus on huomattavasti lyhyempi kuin sairauteen liittyvien peptidien tai proteiinien pituus. Kristallografiset rakenteet osoittavat, että lyhyet jaksot amyloidogeenisten proteiinien amyloidialttiilta alueilta kulkevat kohtisuorassa filamentin akseliin, mikä on yhdenmukaista amyloidirakenteen "ristik-β" -ominaisuuden kanssa. Ne paljastavat myös useita amyloidirakenteiden ominaisuuksia-viereiset β-levyt on pakattu tiiviisti yhteen rajattoman rajapinnan kautta (jota kutsutaan siksi kuivaksi rajapinnaksi), ja vastakkaiset β-säikeet ovat hieman toisistaan ​​poikkeavia siten, että niiden sivut ketjut ovat keskenään. Tämä kompakti dehydratoitu käyttöliittymä kutsuttiin steer-vetoketju käyttöliittymä. On olemassa kahdeksan teoreettista luokkaa steer-vetoketjurajapintoja, jotka määräytyvät β-arkkien (suuntaiset ja vastakkaiset) suunnan ja vierekkäisten β-arkkien välisen symmetrian mukaan. Röntgenkristallografian rajoitusta amyloidirakenteen ratkaisemiseksi edustaa tarve muodostaa mikrokiteitä, mikä voidaan saavuttaa vain peptideillä, jotka ovat lyhyempiä kuin sairauteen liittyvät.

Vaikka vilpittömät amyloidirakenteet perustuvat aina molekyylien välisiin β-levyihin, on havaittu tai ehdotettu erityyppisiä "korkeamman asteen" tertiäärisiä taitoksia. P-levyt voivat muodostaa β-voileivän tai p-solenoidin, joka voi olla joko p-helix tai β-rulla. Myös natiivimaisia ​​amyloidifibrillejä, joissa natiivit β-levyt sisältävät proteiinit säilyttävät natiivimaisen rakenteensa fibrillissä, on myös ehdotettu.

Yksi mutkitteleva tekijä amyloidogeenisten polypeptidien tutkimuksissa on, että identtiset polypeptidit voivat taittua useiksi erilaisiksi amyloidikonformaatioiksi. Tätä ilmiötä kuvataan tyypillisesti amyloidipolymorfismiksi . Sillä on merkittäviä biologisia seurauksia, koska sen uskotaan selittävän prionikannan ilmiön.

Muodostus

Amyloidifibrillien muodostumisen kolme vaihetta: viive , eksponentiaalinen vaihe ja tasangovaihe .

Amyloidi muodostuu polymeroimalla satoja tuhansia monomeerisiä peptidejä tai proteiineja pitkiksi kuiduiksi. Amyloidin muodostumiseen liittyy lag vaihe (kutsutaan myös nukleaatio vaihe ), joka on eksponentiaalinen faasi (jota kutsutaan myös kasvuvaihe ) ja tasanne faasi (jota kutsutaan myös kylläisyys vaihe ), kuten kuviossa on esitetty. Itse asiassa, kun fibrillien määrä piirretään ajan suhteen, havaitaan sigmoidaalinen ajan kulku, joka heijastaa kolmea eri vaihetta.

Yksinkertaisimmassa '' ytimellä tehdyn polymeroinnin '' mallissa (merkitty punaisilla nuolilla alla olevassa kuvassa) yksittäiset taittamattomat tai osittain taittuneet polypeptidiketjut (monomeerit) muuttuvat ytimeksi ( monomeeri tai oligomeeri ) termodynaamisesti epäedullisen prosessin avulla, joka tapahtuu viiveen alussa. vaihe. Kuituja kasvaa myöhemmin näistä ytimistä lisäämällä monomeerejä eksponentiaalisessa vaiheessa.

Myöhemmin otettiin käyttöön eri malli, jota kutsutaan 'ytimelliseksi konformaatiomuunnokseksi' ja joka on merkitty sinisillä nuolilla alla olevaan kuvaan, jotta se sopisi joihinkin kokeellisiin havaintoihin: monomeerien on usein havaittu muuttuvan nopeasti väärin taittuviksi ja erittäin epäjärjestyksellisiksi oligomeereiksi, jotka eroavat ytimistä. Vasta myöhemmin nämä aggregaatit järjestäytyvät rakenteellisesti uudelleen ytimiksi, joihin muut epäjärjestyneet oligomeerit lisäävät ja järjestäytyvät uudelleen mallinnus- tai indusoidun sovitusmekanismin (tämä 'ydinvoimainen konformaatiomuunnos') avulla muodostaen lopulta fibrillejä.

Normaalisti taitettujen proteiinien on avauduttava osittain, ennen kuin aggregaatio voi tapahtua jonkin näistä mekanismeista. Joissakin tapauksissa kuitenkin, laskostuneita proteiineja voidaan yhdistää ylittämättä merkittävä energia este varten kehittymässä, jonka asuttavat natiivinkaltaisten konformaatioita seurauksena lämpövaihtelut , ligandi vapauttaa tai paikallisten aukeamista esiintyy erityisesti olosuhteissa. Näissä natiivin kaltaisissa konformaatioissa segmentit, jotka ovat normaalisti haudattuja tai rakenteeltaan täysin taitettuja ja joilla on suuri aggregoitumisalttius, altistuvat liuottimelle tai joustavalle, jolloin syntyy natiivimaisia ​​aggregaatteja, jotka muuttuvat myöhemmin ytimiksi ja fibrilliksi. Tätä prosessia kutsutaan natiivimaiseksi aggregaatioksi (vihreät nuolet kuvassa) ja se on samanlainen kuin 'ydinvoimainen konformaatiomuunnos'.

Uudempi, nykyaikaisempi ja perusteellisempi amyloidifibrillien muodostumismalli sisältää toissijaisten tapahtumien, kuten ”fragmentaation”, jossa fibrilli hajoaa kahdeksi tai useammaksi lyhyemmäksi fibrilliksi, ja ”toissijaisen nukleaation”, jossa fibrillipinnat (ei päät)) katalysoivat uusien ytimien muodostumista. Molemmat toissijaiset tapahtumat lisäävät fibrillipäätyjen määrää, jotka kykenevät rekrytoimaan uusia monomeerejä tai oligomeerejä, mikä nopeuttaa fibrillien muodostumista positiivisen takaisinkytkentämekanismin avulla. Nämä tapahtumat lisäävät hyvin tunnettuja vaiheita primaarista nukleaatiota (ytimen muodostumista monomeereistä yhden yllä kuvatun mallin kautta), fibrillien pidentymistä (monomeerien tai oligomeerien lisääminen kasvaviin fibrillien päihin) ja dissosiaatiota (päinvastainen prosessi).

Tällainen uusi malli on kuvattu kuvassa oikealla ja liittyy käyttö on master-yhtälö , joka sisältää kaikki vaiheet amyloidifibrillimuodostuksen eli ensisijainen ydintyminen, fibrillien venymä, toissijainen ydintyminen ja fibrillien pirstoutuminen. Nopeusvakiot eri vaiheet voidaan määrittää globaali sovitus useita ajanjaksoista aggregaation (esimerkiksi ThT fluoresenssin emissio versus aika) kirjattiin eri proteiinikonsentraatioissa. Yleisen Master yhtälö lähestymistapaa amyloidifibrillimuodostuksen johdetun polkuja on kehitetty Knowles , Vendruscolo , Cohen, Michaels ja työtoverit, ja katsoo aikakehitystä pitoisuus fibrillien pituus (tässä edustaa määrä monomeerien aggregaatin).${\ displaystyle f (t, j)}$${\ displaystyle j}$${\ displaystyle j}$

$${\ displaystyle {\ begin {aligned} {\ frac {\ osittainen f (t, j)} {\ osittainen t}} & = 2k _ {+} m (t) f (t, j-1) -2k _ {+ } m (t) f (t, j) \\ &+2k _ {\ rm {off}} f (t, j+1) -2k _ {\ rm {off}} f (t, j) \\ &+ k _ {-} \ summa _ {i = j+1}^{\ infty} f (t, i) -k _ {-} (j-1) f (t, j) \\ &+k_ {1} m (t)^{n_ {1}} \ delta _ {j, n_ {1}}+k_ {2} m (t)^{n_ {2}} M (t) \ delta _ {j, n_ {2 }} \\\\\ loppu {tasattu}}}$$

. Yllä olevan pääyhtälön eri termien fyysinen tulkinta on suoraviivaista: ensimmäisen rivin termit kuvaavat fibrillien kasvua monomeerilisäyksen ja nopeusvakion avulla (venymä). Toisella rivillä olevat termit kuvaavat monomeerin dissosiaatiota eli käänteistä venymisprosessia. on monomeerin dissosiaation nopeusvakio. Kolmannen rivin termit kuvaavat sirpaloitumisen vaikutuksen, jonka oletetaan tapahtuvan homogeenisesti fibrillien pitkin nopeusvakioilla . Lopuksi viimeisen rivin termit kuvaavat ensisijaista ja toissijaista nukleaatiota. Huomaa, että toissijaisen ytimen muodostumisnopeus on verrannollinen aggregaattien massaan . ${\ displaystyle \ delta _ {i, j}}$${\ displaystyle k _ {+}}$${\ displaystyle k _ {\ rm {off}}}$${\ displaystyle k _ {-}}$${\ displaystyle M (t) = \ summa _ {j = n_ {1}}^{\ infty} jf (t, j)}$

Tämän analyyttisen lähestymistavan jälkeen on käynyt ilmi, että viivevaihe ei välttämättä vastaa vain ytimen muodostumista, vaan pikemminkin eri vaiheiden yhdistelmästä. Samoin eksponentiaalinen vaihe ei ole vain fibrillien pidentyminen, vaan se johtuu eri vaiheiden yhdistelmästä, johon kuuluu primaarinen ytimen muodostuminen, fibrillin pidentyminen mutta myös toissijaiset tapahtumat. Merkittävä määrä primaarisen ytimen muodostumisesta ja fibrillien venymisestä johtuvia fibrillejä voi muodostua viivevaiheen aikana ja toissijaiset vaiheet, eikä pelkästään fibrillien pidentyminen, voivat olla hallitsevia prosesseja, jotka edistävät fibrillien kasvua eksponentiaalisen vaiheen aikana. Tämän uuden mallin avulla kaikki amyloidifibrillien muodostumista häiritsevät aineet, kuten oletetut lääkkeet , metaboliitit , mutaatiot , chaperonit jne., Voidaan osoittaa tiettyyn fibrillien muodostumisvaiheeseen.

Aminohapposekvenssi ja amyloidin muodostuminen

Yleisesti, amyloidi polymerointi (aggregaation tai ei-kovalenttinen polymerointi) on sekvenssi-herkkä, joka on mutaatiot sekvenssi voi indusoida tai estää itsensä kokoonpanoon. Esimerkiksi ihmiset tuottavat amyliiniä , tyypin II diabetekseen liittyvää amyloidogeenistä peptidiä, mutta rotilla ja hiirillä proliinit korvataan kriittisissä paikoissa eikä amyloidogeneesiä tapahdu. Tutkimukset, joissa verrattiin synteettistä yhdistelmä -β -amyloidipeptidiä määrityksissä, joissa mitattiin fibrillaation nopeutta, fibrillien homogeenisuutta ja solutoksisuutta, osoittivat, että rekombinantti -beeta -amyloidipeptidillä on nopeampi fibrilloitumisnopeus ja suurempi toksisuus kuin synteettisellä β -amyloidipeptidillä .

Amyloidia muodostavia polypeptidisekvenssejä on useita luokkia. Glutamiinipitoiset polypeptidit ovat tärkeitä hiivan ja nisäkkäiden prionien amyloidogeneesissä sekä Trinukleotidien toistosairauksissa, mukaan lukien Huntingtonin tauti . Kun glutamiinipitoiset polypeptidit ovat β-arkin konformaatiossa, glutamiinit voivat tukea rakennetta muodostamalla ketjujen välisen vetysidoksen sen amidikarbonyylien ja sekä selkä- että sivuketjujen typpien välille. Huntingtonin taudin alkamisikä osoittaa käänteisen korrelaation polyglutamiinisekvenssin pituuden kanssa , ja vastaavat tulokset löytyvät C. elegans -mallijärjestelmästä , jossa on suunniteltu polyglutamiinipeptidejä.

Muilla polypeptideillä ja proteiineilla, kuten amyliinillä ja P-amyloidipeptidillä, ei ole yksinkertaista konsensussekvenssiä, ja niiden uskotaan aggregoituvan hydrofobisilla tähteillä rikastettujen sekvenssisegmenttien kautta tai tähteillä, joilla on suuri taipumus muodostaa β-arkkirakenne. Hydrofobisista tähteistä aromaattisilla aminohapoilla on suurin amyloidogeeninen taipumus.

Ristipolymeroitumista (yhden polypeptidisekvenssin fibrillit aiheuttavat muiden sekvenssin muiden fibrillien muodostumista) havaitaan in vitro ja mahdollisesti in vivo. Tämä ilmiö on tärkeä, koska se selittäisi lajien välisen prionien etenemisen ja erilaiset prionien etenemisnopeudet sekä tilastollisen yhteyden Alzheimerin taudin ja tyypin 2 diabeteksen välillä. Yleensä mitä samankaltaisempi peptidisekvenssi, sitä tehokkaampi ristipolymerointi on, vaikka täysin erilaiset sekvenssit voivat ristipolymeroitua ja hyvin samankaltaiset sekvenssit voivat olla jopa "salpaajia", jotka estävät polymeroitumisen.

Amyloidimyrkyllisyys

Syy, miksi amyloidi aiheuttaa sairauksia, on epäselvä. Joissakin tapauksissa kerrostumat häiritsevät fyysisesti kudosten arkkitehtuuria, mikä viittaa toimintahäiriöön jossakin irtotavaraprosessissa. Syntyvä yksimielisyys merkitsee esikuituisten välituotteiden kypsien amyloidikuitujen sijasta solukuoleman aiheuttamista erityisesti neurodegeneratiivisissa sairauksissa. Fibrillit ovat kuitenkin kaukana vaarattomista, koska ne pitävät proteiinien homeostaasiverkoston toiminnassa, vapauttavat oligomeerejä, aiheuttavat myrkyllisten oligomeerien muodostumisen toissijaisen ytimen muodostumisen kautta, kasvavat loputtomasti leviäen alueelta toiselle ja joissakin tapauksissa voivat olla myrkyllisiä itse.

Kalsiumin toimintahäiriön on havaittu tapahtuvan varhaisessa vaiheessa proteiinioligomeereille altistetuissa soluissa. Nämä pienet aggregaatit voivat muodostaa ionikanavia kaksikerroksisten lipidikalvojen läpi ja aktivoida NMDA- ja AMPA -reseptoreita. Kanavanmuodostuksen on oletettu ottavan huomioon kalsiumin toimintahäiriön ja mitokondrioiden toimintahäiriön sallimalla umpimähkäisen ionivuodon solukalvojen läpi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että amyloidin kerrostuminen liittyy mitokondrioiden toimintahäiriöön ja siitä johtuvaan reaktiivisten happilajien (ROS) syntymiseen , mikä voi aloittaa apoptoosiin johtavan signalointireitin . On raportteja, jotka osoittavat, että amyloidipolymeerit (kuten Huntingtonin tautiin liittyvät huntingtiinin polymeerit) voivat indusoida välttämättömien amyloidogeenisten proteiinien polymeroitumisen, jonka pitäisi olla haitallista soluille. Myös näiden välttämättömien proteiinien vuorovaikutuskumppanit voidaan myös eristää.

Kaikilla näillä toksisuusmekanismeilla on todennäköisesti oma roolinsa. Itse asiassa proteiinin aggregaatio tuottaa erilaisia ​​aggregaatteja, jotka kaikki ovat todennäköisesti myrkyllisiä jossain määrin. Monenlaisia ​​biokemiallisia, fysiologisia ja sytologisia häiriöitä on tunnistettu sen jälkeen, kun solut ja eläimet ovat altistuneet tällaisille lajeille niiden identiteetistä riippumatta. Oligomeerien on myös raportoitu olevan vuorovaikutuksessa erilaisten molekyylikohteiden kanssa. Siksi on epätodennäköistä, että on olemassa ainutlaatuinen toksisuusmekanismi tai ainutlaatuinen solutapahtumien sarja. Proteiiniaggregaattien väärin taitettu luonne aiheuttaa monia poikkeavia vuorovaikutuksia monien solukomponenttien kanssa, mukaan lukien kalvot, proteiinireseptorit, liukoiset proteiinit, RNA: t, pienet metaboliitit jne.

Histologinen värjäys

Kliinisessä ympäristössä amyloiditaudit tunnistetaan tyypillisesti tasomaisten aromaattisten väriaineiden , kuten tioflaviini T , congo red tai NIAD-4, spektroskooppisten ominaisuuksien muutoksella . Yleensä tämä johtuu ympäristön muutoksesta, koska nämä väriaineet interkaloituvat beeta-juosteiden välillä rajoittaakseen niiden rakennetta.

Kongonpunainen positiivisuus on edelleen kultainen standardi amyloidoosin diagnosoinnissa . Yleensä Kongon punaisen sitoutuminen amyloidiplakkeihin tuottaa tyypillisen omenanvihreän kaksoiskudoksen, kun sitä tarkastellaan polarisoidun valon alla. Äskettäin, paranevat merkittävästi fluoresenssikvanttisaanto niaD-4 käytettiin hyväksi superresoluutiokuvien fluoresenssin kuvantamisen amyloidifibrillien ja oligomeerejä. Epäspesifisen värjäytymisen välttämiseksi muita histologisia tahroja, kuten hematoksyliini- ja eosiinivärjäystä , käytetään sammuttamaan väriaineiden aktiivisuus muissa paikoissa, kuten ytimessä, jossa väri saattaa sitoutua. Nykyaikainen vasta -ainetekniikka ja