Структурный полиморфизм металлсвязывающего домена природных вариантов бета-амилоида в растворе как фактор агрегации при развитии болезни Альцгеймера

• Автор: Истрате, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 03.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений и условных обозначений

Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1 Предшественник бета-амилоида (ПБА)

1.2 Бета-амилоид

1.3 Металлсвязывающий фрагмент бета амилоида человека и крысы

1.4 Нейротоксичность бета-амилоида

1.5 Амилоидные фибриллы

Промежуточные продукты прогресса фибршлообразования

Процесс azpezaifm А/
Условия агрегации in vitro и in vivo
1.6 Методы определения структуры белка
1.7 Определение структуры белка методом спектроскопии ЯМР
Пробоподготовка
Измерение спектров ЯМР
Отнесение сигналов
Получение структурных ограничений
Расчет и оптимизация структуры
II. Экспериментальная часть
2.1 Приготовление образцов
2.2 Измерение спектров ЯМР
2.3 Отнесение сигналов и получение ограничений
2.4 Расчет структур
Оптимизация протокола для программы GROMACS
Уточнение координат репрезентативной структуры методом ММ/КМ
Визуализация и оценка качества получаемых структур

III. Результаты и их обсуждение
3.1 Отнесение сигналов
3.2 Ограничения на межъядерные расстояния и диэдральные углы
3.3.1 Оптимизация протокола для программы ОЯОМАС
3.3.2 Расчет структур пептида ЯаГА(3(1 -16)в свободном состоянии и в комплексе
с цинком
3.3.3 Расчет структур пептида А(3Н6я(1-16) в комплексе с цинком
3.3.5 Изучение взаимодействия Ар07,50(1-16) с ионами Хп2+
Выводы
Список литературы
Приложение
Благодарности

Список сокращений и условных обозначений
БА - болезнь Альцгеймера;
Ар - бета-амилоидный пептид;
ПБА - предшественник бета амилоида;
Да, кДа - дальтон, килодальтон;
ИКТ - изотермическое калориметрическое титрование; м.д. - миллионные доли (ppm - parts per million);
МД - молекулярная динамика;
ММ - молекулярная масса;
КМ - квантовая механика РЧ - радиочастотный;
ApD7,s0 - бета-амилоид содержащий изомеризованный остаток аспаргиновой кислоты в седьмом положении;
ApH6R - бета-амилоид содержащий замену гистидина на аргинин в шестом положении;
RatAp(l-16) - 1-16 фрагмент бета-амилоида крысы;
ДМСО - диметилсульфоксид;
ЯЭО - ядерный эффект Оверхаузера;
ЯМР - ядерный магнитный резонанс;
КССВ - константа спин-спинового взаимодействия;
ID, 2D, 3D, 4D - одно-, дву-, трех-, четырехмерный;
ppm - parts per million (м.д. - миллионные доли);
Трис - 2-Амино-2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиол гидрохлорид;
Трис Dn -2-Амино-2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиол гидрохлорид, полностью меченый изотопом 2D;
Бис-трис D19 - 2-[Бис(гидроксиэтил)амино]-2(гидроксиметил)-1,3-пропандиол, полностью меченый изотопом 2D;
ССИ - сигнал свободной индукции;
Обозначения атомов полипептидной цепи
С - карбонильный атом углерода основной цепи;
N - амидный атом азота основной цепи;
HN - амидный протон основной цепи;
Са, р, у, 6, е- углеродные атомы;
На, р, у, 5, в,... протоны а, Р, у, б, г,... - углеродных атомов;

В процессе определения структуры белка важным элементом является и визуальный анализ рассчитываемых молекул. Для этого используют графические пакеты PyMol [182], VMD [183], MOLMOL [184], RASMOL [185] и др.
Расчеты в рамках классической механики не требуют больших вычислительных ресурсов и дают хорошие результаты в случаях, когда нет необходимости учитывать электронные процессы. Если необходимо описывать химические реакции и другие электронные процессы, такие как передача электронной плотности или электронное возбуждения то следует использовать квантово-механические (КМ) методы. Однако квантово-механические методы на сегодняшний день применимы для систем содержащих до нескольких сотен атомов, тогда как системы содержащие биополимеры могут достигать размеров в несколько сотен тысяч атомов. Для систем с большим количеством атомов применяют гибридный КМ/ММ метод. Согласно этому методу система (Q) делится на внутреннюю область (Д), для которой расчеты проводят КМ методами и внешнюю область (0), для которой расчеты проводят ММ методами (рис. 17). Вследствие сильных взаимодействий между КМ и ММ системами общая энергия системы не может быть записана как простая сумма энергий подсистем. Необходимо аккуратно описывать энергию пограничной области, особенно если она проходит через ковалентные связи [186].
П: КМ/ММ
0: ММ
Рисунок 17. Разделение всей системы (С1) на внутреннюю (Д) и внешнюю (0) подсистемы. Черное кольцо вокруг внутренней подсистемы изображает пограничную область.
Для описания обшей энергии системы было разработано две схемы: аддитивная и субстрактивная. Для субстрактивной схемы необходимо 1) провести