Тадқиқоти академӣ, забони фаҳмо

Verianla | Тадқиқоти академӣ ва илм ба забони тоҷикӣ

12 ноябр 2026, панҷшанбе
VERİANLA Нашри мустақили илмӣ
Кушодан ё бастани меню
...
Саҳифаи асосӣ / Илмҳои физикӣ / Химия / Кӯтоҳкунии Тадриҷии N-Terminal-и Tau dGAE (297–391) Аҳамияти Пайдарпаии 321–325-ро дар Марҳилаҳои Аввали Ташаккули Фибрил Ошкор Мекунад
Химия

Кӯтоҳкунии Тадриҷии N-Terminal-и Tau dGAE (297–391) Аҳамияти Пайдарпаии 321–325-ро дар Марҳилаҳои Аввали Ташаккули Фибрил Ошкор Мекунад

Сафедаи Tau дар шароити муқаррарӣ асосан сохтори ягонаи муайян ва устувори сеченака надорад ва аз ҳамин сабаб ба гурӯҳи “intrinsically disordered protein”, яъне сафедаҳои дарунан бетартиб мансуб буда, бо микротубулаҳо алоқаманд аст.

11/11/2026  Veri Anla  72 боздид
Кӯтоҳкунии Тадриҷии N-Terminal-и Tau dGAE (297–391) Аҳамияти Пайдарпаии 321–325-ро дар Марҳилаҳои Аввали Ташаккули Фибрил Ошкор Мекунад

Сафедаи Tau дар шароити муқаррарӣ асосан сохтори ягонаи муайян ва устувори сеченака надорад ва аз ҳамин сабаб ба гурӯҳи “intrinsically disordered protein”, яъне сафедаҳои дарунан бетартиб мансуб буда, бо микротубулаҳо алоқаманд аст. Ин таҳқиқот омӯхтааст, ки кӯтоҳ кардани тадриҷии порчаи Tau297–391, ки dGAE ном дорад, аз нӯги N-terminal ташаккули фибрилҳои амилоидиро чӣ гуна тағйир медиҳад. Панҷ варианти кӯтоҳшудаи tau — dGAE/Tau297–391, Tau306–391, Tau316–391, Tau321–391 ва Tau326–391 — бо флуорессенсияи Thioflavin T (ThT), микроскопияи қувваи атомӣ (AFM), электрофорези капиллярӣ, дихроизми давравӣ (CD), спектроскопияи NMR ва симулятсияҳои динамикаи молекулавӣ (MD) муқоиса шудаанд.

Натиҷаи марказии таҳқиқот ин аст, ки фарқи ҳамагӣ панҷ аминокислота байни Tau321–391 ва Tau326–391 бо рафтори агрегатсия робитаи қавӣ дорад. Пайдарпаии 321KCGSL325, ки дар N-terminal-и Tau321–391 ҷойгир аст, дар Tau326–391 вуҷуд надорад. Баръакс, қисми муҳими минтақаҳои асосии амилоидогенӣ, аз ҷумла G-мотив, PHF6**, L-мотив ва PAM4, дар ҳар ду вариант мавҷуданд. Бо вуҷуди ин, Tau321–391 метавонад фибрил ҳосил кунад, дар ҳоле ки Tau326–391 ҳатто дар шароитҳои озмудашудаи мусоидаткунандаи агрегатсия, аз ҷумла heparin ва DTT, фибрил ҳосил накардааст.

Дар симулятсияҳои динамикаи молекулавии all-atom, Tau321–343 нисбат ба Tau326–343 майли баландтари димеризатсия нишон додааст. Дар матни натиҷаҳо, дар таҳлили муттаҳидаи панҷ траекторияи 2 μs, популятсияи димерӣ барои Tau321–343 %29,4 ± 4,4 ва барои Tau326–343 %14,7 ± 2,1 гузориш шуда, барои фарқ P = 0,014 дода шудааст. Tau321–343 инчунин барои ташаккули сохторҳои antiparallel β-hairpin дар атрофи G-мотив ва PHF6** майли бештар нишон додааст. Муаллифон ин сохторҳоро бо конформатсияҳое вобаста кардаанд, ки метавонанд ядрои ибтидоии агрегатсияро ташкил кунанд.

Симулятсияҳои coarse-grained-и динамикаи молекулавӣ хусусияти сохтории дигар, вале пуркунандаеро нишон додаанд: дар минтақаи N-terminal-и Tau321–391, махсусан дар атрофи G-мотив, майли назарраси α-спиралӣ пайдо шудааст. Дар Tau326–391 ин майл хеле маҳдудтар аст. Натиҷаҳои NMR ва CD низ дастгирӣ мекунанд, ки Tau321–391 дар раванди агрегатсия метавонад конформатсияҳои муваққатии спиралӣ ва β-сохториро намуна гирад.

Яке аз натиҷаҳои муҳими таҷрибавӣ он аст, ки флуорессенсияи ThT ва мавҷудияти воқеии фибрил ҳамеша як ба як мувофиқат намекунанд. Гарчанде Tau321–391 дар PBS-и холис ва танҳо дар шароити DTT бо ThT фибрилшавии равшан нишон надод, дар тасвирҳои AFM фибрилҳои пароканда ҳосил кардааст. Махсус таъкид шудааст, ки сигнали ThT ченаки мустақим ва ягонаи миқдории массаи фибрил нест; он аз морфологияи фибрил, сохтори полиморфӣ, дастрасии ҷойҳои пайвастшавии ранг ва заряди сатҳ низ таъсир мегирад.

Ин таҳқиқот пешрафти бемориро дар одамон ё ҳайвонот наозмудааст. Кор бо порчаҳои рекомбинантии кӯтоҳшудаи tau дар системаҳои назоратшавандаи in-vitro ва дар симулятсияҳои компютерӣ анҷом дода шудааст. Гарчанде шароитҳои агрегатсия бо истифода аз heparin барои таҳқиқот модели такроршаванда фароҳам мекунанд, муаллифон ошкоро қайд мекунанд, ки фибрилҳои бо heparin ҳосилшуда фибрилҳои воқеии tau-ро дар майнаи гирифтори бемории Alzheimer пурра тақлид намекунанд. Натиҷаҳо барои фаҳмидани марҳилаҳои ибтидоии молекулавии фибрилшавии tau равона шудаанд; онҳо далели мустақими самаранокии табобати клиникӣ ё сабаби беморӣ нестанд.

Сафедаи tau ва tauopatiya чист?

Tau сафедаи вобаста ба микротубулаҳо мебошад, ки дар изоформаи дарозтарини 2N4R дар системаи марказии асаб аз 441 аминокислота иборат аст. Манбаъ taunu ҳамчун intrinsically disordered protein (IDP) тавсиф мекунад. Ин маънои онро дорад, ки сафеда дар шароити физиологӣ ба як сохтори ягона ва сахти сеченака маҳкам намешавад, балки метавонад конформатсияҳои зиёдеро қабул кунад.

Ҷамъ шудани сафедаҳои tau ба шакли филаментҳои хеле муназзам яке аз нишонаҳои нейропатологии бемориҳои гуногуни нейродегенеративӣ бо патологияи tau мебошад. Ин гурӯҳи бемориҳо дар маҷмӯъ tauopatiya номида мешаванд.

Яке аз хусусиятҳои умумии сохтории фибрилҳои амилоидӣ меъмории cross-β мебошад. Дар ин сохтор β-қабатҳо ташкилоти муназзамеро ба вуҷуд меоранд, ки бо меҳвари дарози фибрил алоқаманд аст. Аммо дар tauopatiyaҳои гуногун печишҳои муфассали атомии филаментҳои tau метавонанд фарқ кунанд; бинобар ин “фибрили tau” маънои як сохтори ягонаи универсалиро надорад.

Чаро буридашавӣ, яъне truncation, таҳқиқ мешавад?

Буридашавии протеолитикии минтақаҳои N-terminal ё C-terminal-и занҷири tau метавонад қисмҳоеро хориҷ кунад, ки одатан минтақаҳои муайяни амилоидогениро мепӯшонанд ё аз ҷиҳати сохторӣ маҳдуд мекунанд. Манбаъ дар заминаи адабиёт муҳокима мекунад, ки чунин буридашавиҳо метавонанд минтақаҳои майлдошта ба агрегатсияро дастрастар намоянд.

Дар ин таҳқиқот муҳаққиқон порчаи Tau297–391-ро, ки ҳамчун tau dGAE истифода мешавад, аз нӯги N-terminal тадриҷан кӯтоҳ карда, панҷ варианти зеринро муқоиса кардаанд:

  • dGAE = Tau297–391
  • Tau306–391
  • Tau316–391
  • Tau321–391
  • Tau326–391

Бартарии илмии ин тарҳ дар он аст, ки анҷоми C-terminal дар 391 собит нигоҳ дошта шуда, нуқтаи оғози N-terminal тағйир дода мешавад. Ҳамин тавр, бо нопадид шудани минтақаҳои муайяни N-terminal тағйироти рафтори агрегатсияро муқоиса кардан мумкин аст.

Мотиви амилоидогенӣ чӣ маъно дорад?

Мотиви амилоидогенӣ минтақаи кӯтоҳи пайдарпаии сафеда мебошад, ки дар он майл ба β-сохтор ва худпайвастшавӣ метавонад нисбат ба аминокислотаҳои атроф бештар бошад. Чунин мотивҳо худ аз худ тамоми механизми фибрилшавиро муайян намекунанд; аммо метавонанд ташаккули ядрои фибрил ё устувор шудани баъзе конформатсияҳои фосилавиро осон кунанд.

МотивБоқимондаҳо / пайдарпаӣЗамина дар таҳқиқот
PHF6*275VQIINK280Мотиви маълуми амилоидии tau дар минтақаи R2; азбаски dGAE аз 297 оғоз мешавад, берун аз вариантҳои dGAE-и таҳқиқшуда мемонад.
PHF6306VQIVYK311Мотиви қавии амилоид-нуклеатсия дар минтақаи R3. Дар dGAE ва Tau306–391 мавҷуд аст; дар Tau316–391, Tau321–391 ва Tau326–391 вуҷуд надорад.
G-мотив326GNIHHK331Дар вариантҳои кӯтоҳ, аз ҷумла Tau321–391 ва Tau326–391, мавҷуд аст; фавран баъд аз минтақаи муҳими flank-и 321–325 меояд.
PHF6**337VEVKSE342Сегменте, ки бо ташаккули β-сохтор алоқаманд аст; баъд аз G-мотив меояд.
L-мотив344LDFKDR349Минтақаи вобаста ба агрегатсия, ки бо омӯзиши мошинӣ муайян шудааст.
PAM4350VQSKIGSLDNITH362Мотиви вобаста ба ташаккули амилоид дар минтақаи R4.
Минтақаи LTFRENA376LTFRENA382Дар пешгӯиҳои PASTA, WALTZ ва TANGO ҳамчун нуқтаи иловагии гарми агрегатсия муайян шудааст; дар таҳлилҳои сохторӣ бо Lys383-и ҳамсоя ба шакли 376LTFRENAK383 низ баррасӣ шудааст.

Чаро Панҷ Аминокислота Байни Tau321–391 ва Tau326–391 Муҳим Аст?

Гарчанде Tau321–391 ва Tau326–391 як анҷоми C-terminal ва ҳамон G-мотив, PHF6**, L-мотив, PAM4 ва аксари минтақаҳои майлдошта ба агрегатсия дар C-terminal-ро муштарак доранд, пайдарпаии 321KCGSL325, ки дар Tau321–391 мавҷуд аст, бо ташаккули конформатсияҳои мусоид барои агрегатсия ва таъсирҳои барвақти monomer–monomer алоқаманд дониста шудааст; Tau326–391 бошад дар шароитҳои санҷидашуда фибрил ҳосил карда натавонист.

Сабаби муҳим будани минтақаи 321–325 танҳо “панҷ аминокислота дарозтар будан” нест. Натиҷаҳои симулятсия нишон медиҳанд, ки ин минтақа метавонад тарзи сохторёбии G-мотиви ҳамсоя ва тарзи тамоси он бо молекулаҳои дигари tau-ро тағйир диҳад.

Манбаъ дар баъзе бахшҳо барои таҳлили тамос ибораи “минтақаи 321–326”-ро истифода мебарад. Бо вуҷуди ин, фарқи ягонаи пайдарпаӣ байни ду вариант KCGSL дар 321–325 мебошад; аминокислотаи G бо рақами 326 аввалин боқимондаи Tau326–391 аст ва бинобар ин дар ҳар ду вариант мавҷуд мебошад.

Схемае, ки барои Verianla мустақилона аз рӯи муносибатҳои варианти tau–мотив дар таҳқиқоти манбаъ бозсозӣ шудааст. Оғози вариантҳо ва мавқеи мотивҳо мувофиқи рақамҳои аминокислота нишон дода шудаанд; ин нусхаи визуалии Шакли 1-и манбаи аслӣ нест.

Мотивҳои PGGG ва мантиқи β-hairpin

Манбаъ мефаҳмонад, ки пеш аз баъзе мотивҳои амилоидогенӣ пайдарпаии PGGG мавҷуд аст ва ин минтақаҳо майли ташаккули гардишҳои кӯтоҳеро доранд, ки ду β-риштаи antiparallel-ро ба ҳам мепайванданд. Чунин сохтор метавонад дар дохили худи молекула β-hairpin-и монанд ба “қаппакчаи мӯй”-ро ба вуҷуд оварад.

Сохтори β-hairpin конформатсияест, ки дар он ду β-ришта тавассути минтақаи гардиш ба ҳам пайвастанд. Ҳангоми агрегатсияи ибтидоӣ чунин сохтор метавонад тамоси минтақаҳои монанди молекулаҳои дигари tau-ро бо геометрияи муайян осон кунад.

Дар симулятсияҳои all-atom-и Tau321–343 ин таҳқиқот конформатсияҳои монанд ба β-hairpin-ро дар атрофи G-мотив ва PHF6** нисбат ба Tau326–343 бештар мушоҳида кардааст. Аммо hairpin-ҳои мушоҳидашуда дар симулятсияҳо маънои онро надоранд, ки ҳамаи фибрилҳои tau дар майнаи инсон ҳатман аз ҳамин роҳ ташаккул меёбанд.

Heparin ва DTT дар таҷрибаҳо чӣ кор мекунанд?

Heparin молекулаи полианионӣ аст, ки метавонад бо минтақаҳои мусбатзаряди tau таъсири мутақобил дошта бошад. Манбаъ мефаҳмонад, ки heparin метавонад баъзе таъсирҳои физика-химиявии ҷузъҳои полианионии дохили ҳуҷайра, мисли RNA-ро модел кунад ва барои равона кардани tau ба конформатсияҳои майлдошта ба фибрилшавӣ васеъ истифода мешавад.

Аммо фибрилҳои бо heparin ҳосилшуда нусхаи дақиқи фибрилҳои табиии tau дар майнаи инсон нестанд. Муаллифон ошкоро қайд мекунанд, ки heparin метавонад роҳи агрегатсия ва хусусиятҳои сохтории фибрилҳои ҳосилшударо тағйир диҳад.

DTT (dithiothreitol) бошад агенти барқароркунанда аст. Дар баъзе вариантҳои таҳқиқшуда, аз ҷумла Tau321–391, Cys322 мавҷуд аст. DTT пайвандҳои дисулфидиро барқарор мекунад ва ҳолати redoks-и cysteine-ро тағйир медиҳад. Манбаъ нишон медиҳад, ки ин метавонад ба роҳи агрегатсияи tau ва морфологияи фибрил таъсир расонад.

DTT танҳо дар dGAE ва Tau306–391 фибрилшавии бо ThT муайяншавандаро ба вуҷуд овардааст. Барои dGAE lag-фаза тақрибан 3 рӯз ва барои Tau306–391 4,6 рӯз гузориш шудааст. Вариантҳои кӯтоҳтар дар шароити танҳо DTT фибрилшавии ThT-мусбат нишон надодаанд.

Чаро Флуорессенсияи ThT ва AFM Метавонанд Натиҷаи Якхела Надиҳанд?

Флуорессенсияи ThT усули бевоситаи тарозу кардани миқдори фибрил нест; зеро қувваи пайвастшавии ранг ба тартиби cross-β, морфология, сохтори полиморфӣ, дастрасии ҷӯякҳои пайвастшавӣ ва заряди сатҳи фибрил вобаста аст, мумкин аст дар AFM фибрилҳои физикӣ намоён бошанд, вале сигнали умумии ThT паст монад.

Thioflavin T чиро чен мекунад?

Thioflavin T рангест, ки ҳангоми пайваст шудан ба минтақаҳои такроршавандаи cross-β дар сохторҳои амилоидӣ флуорессенсияаш зиёд мешавад. Аз ин рӯ, он барои пайгирии кинетикаи ташаккули фибрил васеъ истифода мешавад.

Аммо баланд будани каҷи ThT худкор маънои “дар ин намуна массаи фибрил бештар аст”-ро надорад. Ду меъмории гуногуни фибрил бо массаи якхела метавонанд шумораи гуногуни ҷойҳои дастраси пайвастшавиро барои ThT пешниҳод кунанд ё квантӣ ҳосилнокии ThT-и пайвастшуда тағйир ёбад.

Дар ин таҳқиқот Tau321–391 намунаи равшан аст. Гарчанде дар кинетикаи ThT дар PBS-и холис ва танҳо DTT сигнали возеҳ дида нашуд, AFM мавҷудияти фибрилҳои парокандаро дар ҳамон шароит нишон дод.

AFM чиро бевосита нишон медиҳад?

Микроскопияи қувваи атомӣ топографияи физикии сатҳи намунаҳоро дар миқёси нанометрӣ тасвир мекунад. Аз ин рӯ, AFM имкон медиҳад морфология, дарозӣ, баландӣ ва тақсимшавии воқеии сохторҳои монанд ба фибрил дар сатҳ бевосита омӯхта шавад.

Манбаъ инчунин таъкид мекунад, ки тасвирҳои AFM барои нишон додани миқдори фибрилҳо ба таври миқдорӣ интихоб нашудаанд. Майдонҳои нишон додашудаи AFM майдонҳои намояндагӣ барои нишон додани гуногунии сохтор ва морфология мебошанд.

Вариантҳо дар AFM чӣ гуна менамуданд?

dGAE: Дар шароитҳои heparin ва heparin+DTT фибрилҳои зич ва фаровон ҳосил кардааст. Баландии фибрилҳо тақсимоти васеъ то тақрибан 40 nm нишон додааст. Дар шароити heparin+DTT фибрилҳои дароз, ба ҳам печида ва дар баъзе ҳолатҳо тобхӯрда дида шудаанд.

Tau306–391: Нисбат ба dGAE фибрилҳои камзичтар, аммо дарозтар ҳосил кардааст. Тақсимоти баландӣ то тақрибан 20 nm расида, нисбат ба dGAE якхелатар будааст.

Tau316–391: Хусусан дар шароитҳои heparin ва heparin+DTT фибрилҳо ҳосил кардааст. Дар heparin+DTT фибрилҳои дарозтар ва аз ҷиҳати сохторӣ мураккабтар дида шуда, баъзе фибрилҳо морфологияи тобхӯрда нишон додаанд.

Tau321–391: Аз назари AFM яке аз устувортарин рафторҳои ташаккули фибрилро дар таҳқиқот нишон додааст. Дар PBS, heparin, DTT ва heparin+DTT сохторҳои фибрилӣ дида шудаанд. Дар намунаҳои PBS ва танҳо-DTT фибрилҳо хеле пароканда буданд, аз ин рӯ саҳми онҳо ба сигнали bulk ThT паст буд. Фибрилҳо асосан дароз ва бешоха буда, баландии онҳо то тақрибан 10 nm мерасид. Дар heparin+DTT фибрилҳои тобхӯрда ҳосил шуданд.

Tau326–391: Дар ҳеҷ яке аз шароитҳои санҷидашуда сохтори монанд ба фибрил ҳосил накардааст. Баландии AFM одатан аз 5 nm камтар монд. Электрофорези капиллярӣ баъзе нишонаҳои олигомеризатсияро нишон дод; аммо муаллифон массаи олигомерҳои ҳосилшударо ба таври миқдорӣ муайян карда натавонистанд.

ВариантPBSHeparinDTTHeparin + DTT
dGAE / Tau297–391ThT паст; дар AFM фибрил бартарӣ надорадФибрилшавии қавӣФибрилшавӣ; lag тақрибан 3 рӯзФибрилҳои қавӣ, дароз ва мураккабтар
Tau306–391ThT пастФибрилшавӣ; lag < 30 дақиқаФибрилшавӣ; lag тақрибан 4,6 рӯзФибрилшавии возеҳ
Tau316–391ThT пастФибрилшавӣ; lag то тақрибан 1 рӯзФибрилшавии ThT-detectable нестФибрилшавии возеҳ; баъзе фибрилҳои тобхӯрда
Tau321–391ThT паст; дар AFM фибрилҳои парокандаФибрилшавӣ; lag то тақрибан 1 рӯзThT паст; дар AFM фибрилҳои парокандаФибрилшавии возеҳ; фибрилҳои тобхӯрда
Tau326–391Фибрил нестФибрил нестФибрил нестФибрил нест

Ин ҷадвал барои нигоҳ доштани маъноҳои гуногуни усулҳои ченкунӣ ба таври сифатӣ омода шудааст. Аз графикҳои манбаъ баландии нави қуллаи ThT, массаи фибрил ё арзиши нави вақти мобайнӣ тавлид нашудааст.

Фибрилҳои тобхӯрдаи Tau321–391 ба чӣ монанд буданд?

Филаментҳои тобхӯрдаи Tau321–391, ки дар шароити heparin+DTT ҳосил шудаанд, бо барномаи Trace_y алоҳида таҳлил карда шуданд. Фибрилҳои ягона, ҷудошуда, дорои ҳадди ақал се воҳиди такрорӣ ва бе шикасти намоён интихоб шуда; харитаҳои зичии нуқтаҳои тамоси сатҳи фибрил ва буриши он сохта шуданд.

Манбаъ изҳор мекунад, ки ин буришҳо нисбат ба сохтори full-length tau “jagged filament”, ки бо heparin ҳосил шудааст, бештар ба сохтори dGAE paired helical filament (PHF) монанданд. Дар ин ҷо сатҳи изҳорот “монанд менамояд” аст; таҳқиқот сохтори атомии ин фибрилҳоро бо cryo-EM ҳал накардааст.

Симулятсияҳои Динамикаи Молекулавӣ Дар Бораи Минтақаи 321–325 Чӣ Нишон Доданд?

Симулятсияҳои all-atom нишон доданд, ки Tau321–343-и дорои пайдарпаии 321KCGSL325 нисбат ба Tau326–343 тамосҳои бештари monomer–monomer ташкил мекунад ва конформатсияҳои фосилавии мусоид ба агрегатсия, ки β-hairpin доранд, бештар намуна мегирад; симулятсияҳои coarse-grained бошанд нишон доданд, ки ҳамон минтақаи N-terminal дар Tau321–391 майли равшани α-спиралӣ ба вуҷуд меорад.

Симулятсияи all-atom чӣ маъно дорад?

Дар симулятсияи all-atom-и динамикаи молекулавӣ атомҳои сафеда ва ҳалкунанда бо истилоҳҳои таъсири физикии майдони қувва дар тӯли вақт ҳаракат дода мешаванд. Ин равиш тафсилоти баланди сохторӣ медиҳад, аммо барои системаҳои калон арзиши ҳисоббарорӣ баланд аст.

Дар таҳқиқот ду порчаи кӯтоҳи N-terminal муқоиса шудаанд:

  • Tau321–343: 321KCGSLGNIHHKPGGGQVEVKSEK343
  • Tau326–343: 326GNIHHKPGGGQVEVKSEK343

Ҳар ду порча G-мотив ва минтақаҳои PHF6**-и якхела доранд; фарқи Tau321–343 пайдарпаии KCGSL дар оғози он аст.

Шароитҳои симулятсияи monomer-и all-atom

  • Майдони қувва: CHARMM36m
  • Модели об: CHARMM-modified TIP3P
  • Оғоз: конформатсияи пурра кашидашуда, ки дар Chimera омода шудааст
  • Симулятсияи monomer: барои ҳар вариант се репликаи 500 ns
  • Кластербандӣ: алгоритми Gromos
  • Ҳадди кластербандии Backbone RMSD: 3 Å
  • Камкунии андоза / таҳлили ҳаракат: principal component analysis (PCA)
  • Манзараи энергияи озод: сохтани он тавассути Boltzmann inversion-и гистограммаи PC1 ва PC2

RMSD дар ин ҷо чӣ маъно дорад? Дар заминаи динамикаи молекулавӣ RMSD ченаки масофаи геометрӣ мебошад, ки ба решаи квадратии миёнаи квадратҳои фарқияти координатҳои атомӣ байни сохторҳо асос ёфтааст. Азбаски манбаъ муодилаи ошкори RMSD-ро нанавиштааст, Verianla муодилаи нав илова намекунад.

PCA чӣ мекунад? Principal component analysis аз тағйироти координатҳои сафеда дар тӯли симулятсия самтҳоеро ҷудо мекунад, ки бузургтарин ҳаракатҳои коллективиро ифода мекунанд. PC1 ва PC2 меҳварҳои математикӣ мебошанд, ки ду ҷузъи муҳимтарини ҳаракати сафедаро нишон медиҳанд.

Free energy landscape чиро нишон медиҳад? Ин харитаи конформатсияест, ки бар асоси мувофиқати минтақаҳои бештар боздидшудаи конформатсия бо минтақаҳои нисбатан пасттари энергияи озод сохта мешавад. Манбаъ мегӯяд, ки фарқияти энергияи озод бо Boltzmann inversion ҳисоб шудааст, аммо муодилаи ошкори математикӣ намедиҳад; бинобар ин дар ин ҷо муодилаи берун аз манбаъ илова нашудааст.

Дар симулятсияҳои димеризатсия чӣ ёфт шуд?

Сохторҳои марказии 10 кластери monomer-и дорои популятсияи баландтарин ба ҷуфтҳо муттаҳид карда шуданд: cl1+cl2, cl3+cl4, cl5+cl6, cl7+cl8 ва cl9+cl10. Ду monomer дар қуттии симулятсия тавре ҷойгир карда шуданд, ки байни марказҳои геометрии онҳо 30 Å бошад.

Дар ин ҷо дар манбаъ номувофиқии муҳими шумораи такрорҳо вуҷуд дорад. Бахши усул мегӯяд, ки барои ҳар ҷуфт се репликаи 2 μs истеҳсол шудааст. Аммо бахши натиҷаҳо ибораи “панҷ траекторияи 2 μs”-ро истифода мебарад ва шарҳи Шакли 4-и манбаъ низ панҷ репликаи 2 μs-ро нишон медиҳад. Verianla ин фарқиятро хомӯшона ислоҳ намекунад.

Хулосаи омории дар бахши натиҷаҳо додашуда, ки ба панҷ траектория асос ёфтааст, чунин аст:

ВариантПопулятсияи димерӣМуқоисаи оморӣ
Tau321–343%29,4 ± 4,4t-тести дутарафа, P = 0,014
Tau326–343%14,7 ± 2,1

Ин фарқ маънои онро дорад, ки Tau321–343 дар тӯли симулятсия нисбат ба Tau326–343 тақрибан ду баробар популятсияи бештари тамосҳои димериро нишон додааст. “Ду баробар” дар ин ҷо танҳо таносуби тахминии популятсияҳои фоизии ченшударо ифода мекунад; ин андозаи таъсири клиникӣ ё биологӣ нест.

Дар шарҳи Шакли 4-и манбаъ ҳиссаи умумии кадрҳои интихобшуда бо тамосҳои байнимолекулавӣ низ алоҳида барои Tau321–343 %29,98 ва барои Tau326–343 %14,98 дода шудааст. Ин фоизҳои шакл ва омори миёна ± инҳирофи боло як шакли пешниҳоди яксон нестанд ва набояд ба ҷои ҳамдигар истифода шаванд.

Tau321–343 чӣ гуна сохтори дигари димериро ҳосил кард?

Дар кластерҳои Tau321–343 миқдори баланди β-сохтор дида шуд. Сохторҳои intramolecular antiparallel β-hairpin, ки аз ҷониби минтақаи 332PGGG335 байни G-мотив ва PHF6** пайваст мешаванд, дар кластерҳои гуногун пайдо шуданд.

Сатҳҳои ин hairpin-ҳо ҳангоми наздик шудани monomer-ҳо метавонистанд сатҳи тамосро ташкил кунанд ва β-сохторҳои байнимолекулавии parallel ё antiparallel ба вуҷуд омаданд.

Tau326–343 бошад бештар тамосҳои “fuzzy”, яъне тамосҳое нишон дод, ки ба як геометрияи зич ва муназзам маҳкам намешаванд. Гарчанде дар баъзе кластерҳо интерфейсҳои кӯтоҳи parallel β-sheet дида шуданд, нӯгҳои N-terminal аз интерфейси пайвастшавӣ дур самт гирифтанд.

Дар харитаҳои тамос димерҳои Tau321–343 ҳам бо таъсирҳои атрофи C-terminal PHF6** ва ҳам N-terminal G-мотив устувор мешуданд, дар ҳоле ки дар димерҳои Tau326–343 тамосҳо асосан дар атрофи PHF6** мутамарказ буданд.

Чаро симулятсияи coarse-grained истифода шуд?

Симулятсияи пурраатомӣ ва бо ҳалкунандаи ошкор барои порчаҳои дароз ва хеле чандири сафеда, ба мисли Tau321–391 ва Tau326–391, ки тақрибан 70 боқимонда доранд, қуттиҳои хеле бузурги ҳисоббарориро талаб мекунад. Манбаъ барои кам кардани ин хароҷот, ки метавонад тақрибан 1,7 миллион зарра талаб кунад, равиши coarse-grained SIRAH-ро истифода кардааст.

Модели coarse-grained якчанд атомро ба воҳидҳои калонтари “bead”, ки хусусиятҳои физика-химиявиро ифода мекунанд, муттаҳид мекунад. Бо ин роҳ ҳамон фосилаи вақти физикӣ бо хароҷоти камтари ҳисоббарорӣ намунагирӣ мешавад; дар иваз тафсилоти атомӣ кам мешавад.

Шароитҳои симулятсияи coarse-grained

  • Майдони қувва: SIRAH 2.0
  • Репараметризатсия барои беҳтар ифода кардани рафтори IDP: равиши Martins ва ҳамкорон, ки таъсири мутақобилаи protein–water bead-ро то %30 зиёд мекунад
  • Сохторҳои ибтидоӣ: AlphaFold2 / ColabFold v1.5.5
  • Сохтани MSA: MMseqs2
  • Пешгӯӣ бе истифодаи structural template
  • Панҷ сохтори баландтарин рейтинги AlphaFold2 пас аз релаксатсия барои панҷ репликаи CG истифода шуданд
  • Мувофиқи шарҳи Шакли 5-и манбаъ барои ҳар вариант панҷ репликаи 5 μs
  • Барномаи симулятсия: GROMACS 2023.2
  • Истеҳсоли траектория: системаи Devana HPC

Истифодаи сохторҳои ибтидоии AlphaFold2 муҳим аст. Манбаъ мефаҳмонад, ки ин барои муайян кардани “сохтори дурусти биологии tau” не, балки барои қисман фишурда кардани конформатсияи ибтидоӣ ва кам кардани андозаи қуттии симулятсия ва хароҷоти ҳисоббарорӣ анҷом шудааст.

Фарқи аз ҳама намоёни симулятсияи coarse-grained чӣ буд?

Ҳар ду вариант чандирии баланди сохтории хоси IDP-ҳоро нишон доданд. Аммо дар дуто аз панҷ репликаи Tau321–391 α-helix-и равшани N-terminal ташаккул ёфт, ки боқимондаҳои G-мотивро фаро мегирифт.

Манбаъ ин майли спиралии N-terminal-ро яке аз фарқиятҳои сохтории намоёни байни Tau321–391-и aggregation-competent ва Tau326–391-и aggregation-competent набуда арзёбӣ мекунад.

Сохторҳои фосилавии antiparallel β-sheet то чӣ андоза дида шуданд?

Дар маҷмӯаҳои конформатсионии coarse-grained сохторҳои фосилавии antiparallel β-sheet дар %7,49 сохторҳои Tau321–391 ва %2,52 сохторҳои Tau326–391 дида шуданд.

Дар ҳар ду вариант пайвастҳои intramolecular β-sheet байни минтақаи C-terminal 376LTFRENAK383 ва атрофи N-terminal G-мотив пайдо шуданд. Минтақаи PAM4 бошад майли қавии спиралӣ нишон дод.

NMR натиҷаҳои симулятсияро чӣ гуна санҷид?

Барои Tau321–391 маълумоти таҷрибавии NMR chemical shift истифода шуд. Tau321–391-и бо изотоп нишондодашуда дар муҳити минималии M9 бо 2 g/L 13C glucose ва 1 g/L 15N ammonium chloride истеҳсол шуд. Культура мувофиқи протоколи Marley пеш аз индуксӣ дар муҳити минималӣ чор маротиба консентратсия карда шуд.

Ченкунии NMR дар спектрометри 950 MHz Bruker AVANCE NEO, дар шароитҳои 0,5 mM Tau321–391, PBS, 5 mM DTT ва %10 D2O анҷом дода шуд. Маълумоти NMR chemical shift-и таҳқиқот дар пойгоҳи BMRB бо рамзи воридшавии 53400 нишон дода шудааст.

Майли сохтори дуюмдараҷа аз рӯи каҷравии арзишҳои ченшудаи Cα ва Cβ chemical shift аз истинодҳои random-coil ҳисоб карда шуд. Арзишҳои мусбати SSP ҳамчун майли спиралӣ ва арзишҳои манфии SSP ҳамчун майли β-sheet тафсир шуданд.

Манбаъ мегӯяд, ки майлҳои спиралӣ/β-sheet дар атрофи G-мотив ва PAM4, ки аз симулятсияҳо ба даст омадаанд, бо натиҷаҳои NMR мувофиқанд.

Чаро спектроскопияи CD анҷом дода шуд?

Circular dichroism (CD) барои пайгирии он истифода шуд, ки таркиби сохтори дуюмдараҷаи сафедаҳо бо гузашти вақт чӣ гуна тағйир меёбад. Аз ҷумла, фоизҳои helix, antiparallel β-sheet, parallel β-sheet, turn ва сохтори бетартиб дар Tau321–391 ва Tau326–391 ҳангоми агрегатсия муқоиса шуданд.

50 μM Tau321–391 ва Tau326–391 дар танҳо assay buffer ва дар ҳузури 50 μM heparin дар нуқтаҳои вақти 0, 23, 28, 30,5, 42, 51 ва 72 соат омӯхта шуданд.

  • Роҳи оптикӣ: 1 mm
  • Диапазони спектралӣ: 190–270 nm
  • Суръати скан: 50 nm/дақ
  • Аккумулятсия: 3
  • Дастгоҳ: Jasco J-815 spectropolarimeter
  • Ҳамворкунӣ: Origin Pro8.5, Savitzky–Golay
  • Deconvolution: BeStSel

CD Ҷадвали 1: Tau321–391 бе heparin

Сохтор0 дақ23 с28 с30,5 с42 с51 с72 с
Helix00,650000
Antiparallel sheet23,620,221,924,224,725,420,1
Parallel sheet0000000
Turn15,317,715,814,91916,919,4
Others6161,557,260,956,357,760,5
RMSD0,30540,28270,41870,40640,3360,21460,2237

Ёддошти воҳиди вақт: Манбаъ нуқтаҳои вақти Ҷадвали 1-ро 23 h, 28 h, 30.5 h, 42 h, 51 h ва 72 h медиҳад. Дар сарлавҳаҳои боло “с” маънои соатро дорад.

CD Ҷадвали 1: Tau326–391 бе heparin

Сохтор0 дақ23 с28 с30,5 с42 с51 с72 с
Helix00000,100
Antiparallel sheet27,126,73023,131,327,934,1
Parallel sheet0000000
Turn1818,918,51919,118,717,9
Others54,954,451,55849,553,548
RMSD0,23640,20540,17070,23810,38730,22260,25

CD Ҷадвали 1: Tau321–391 + heparin

Сохтор0 дақ23 с28 с30,5 с42 с51 с72 с
Helix001,1004,36,7
Antiparallel sheet25,719,920,822,432,231,331,4
Parallel sheet000005,59,4
Turn20,519,314,416,315,911,99,9
Others53,860,863,761,351,94742,5
RMSD0,19230,31970,28370,41760,1990,08330,1783

CD Ҷадвали 1: Tau326–391 + heparin

Сохтор0 дақ23 с28 с30,5 с42 с51 с72 с
Helix0000000,6
Antiparallel sheet2625,727,325,526,427,627,7
Parallel sheet0000000
Turn19,817,11817,116,117,419,4
Others54,257,254,757,457,655,152,3
RMSD0,34910,3740,1380,23080,28820,170,3789

Истилоҳи RMSD дар ин ҷо дигар аст: Дар эзоҳи Ҷадвали 1-и манбаъ RMSD ҳамчун spectral deviation байни спектри ченшудаи CD ва спектри мувофиқкардашуда дар BeStSel муайян шудааст. Ин бо RMSD-и сохторӣ, ки дар бахши динамикаи молекулавӣ барои муқоисаи координатҳои сафеда истифода мешавад, як метрика нест.

Паёми асосии маълумоти CD

Дар шароитҳои бе heparin ҳам Tau321–391 ва ҳам Tau326–391 асосан бетартиб монданд. Миқдори спиралии Tau321–391 дар 23 соат муваққатан то %0,6 ва дар 28 соат то %5 зиёд шуд, дар ҳоле ки дар Tau326–391 баландтарин арзиши равшани helix танҳо %0,1 дар 42 соат буд.

Дар ҳузури heparin Tau321–391 бозташкилёбии равшантар нишон дод. Дар 51 ва 72 соат parallel β-sheet мутаносибан ба %5,5 ва %9,4 расид; миқдори helix ба %4,3 ва %6,7 афзуд. Дар ҳамин вақт ҷузъҳои “others” ва turn кам шуданд.

Дар шароити Tau326–391 + heparin parallel β-sheet дар ҳамаи нуқтаҳои вақт %0 монд ва helix танҳо дар 72 соат %0,6 гузориш шуд.

Манбаъ ин натиҷаҳоро бо он вобаста мекунад, ки Tau321–391 метавонад дар lag-фаза аз сохторҳои муваққатии спиралӣ ва бой аз turn ба фибрилҳои бештар муназзами β-sheet гузарад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Омода кардани вариантҳои рекомбинантии tau

Вариантҳои dGAE/Tau297–391, Tau306–391, Tau316–391, Tau321–391 ва Tau326–391 дар ҳуҷайраҳои E. coli BL21(DE3) бо истифода аз вектори экспрессияи pET-17 истеҳсол шуданд.

Сафедаҳо аз лизати бактериявӣ бо пайдарпайии хроматографияи мубодилаи ионӣ ва хроматографияи ҷудокунии андоза мувофиқи протоколи қаблан нашршуда тоза карда шуданд. Сафедаҳои тозашуда дар PBS pH 7,4, барои кам кардани ташаккули дисулфид дар атмосфераи аргон дар −80 °C нигоҳ дошта шуданд.

Консентратсияи сафедаҳо аз absorbance-и 205 nm бо спектрофотометри DU 640 муайян шуд. Покӣ ва ҳувият бо SDS-PAGE ва mass spectrometry санҷида шуданд.

Тафсилоти тасдиқи mass spectrometry

  • Консентратсияи ниҳоии DTT: 10 mM
  • Консентратсияи ниҳоии Iodoacetamide: 15 mM
  • Trypsin digestion: шабона дар 37 °C
  • UPLC: Acquity UPLC M-Class
  • Колонка: Acquity UPLC HSS T3, 1 × 100 mm, 1,8 μm
  • Gradient: %5–40 acetonitrile, %0,1 formic acid, 30 дақиқа
  • Ҷараён: 75 μL/дақ
  • Дастгоҳи MS: ZenoTOF 7600 time-of-flight
  • Ҷамъоварии маълумот: data-dependent acquisition (DDA)
  • Коркарди маълумот: Peaks 13

Манбаъ дар матни асосӣ тасвири натиҷаи MS-ро танҳо барои Tau321–391 дар Supplementary Fig. S1 нишон медиҳад.

Шароитҳои пурраи таҷрибаи агрегатсияи ThT

ПараметрАрзиши манбаъ
Консентратсияи Tau50 μM
Консентратсияи ThT12,5 μM
Ҳаҷми намуна50 μL
Ҳарорат37 °C
Orbital shaking700 rpm
Инкубатсияи ҳадди аксар6 рӯз
ТакрорСе реплика
Пластина96-well half-volume Corning 3881
ХонандаClarioStar, BMG Labtech

Чор шароити таҷрибавӣ чунинанд:

  1. 1× PBS, pH 7,4
  2. 1× PBS + 50 μM heparin
  3. 1× PBS + 10 mM DTT
  4. 1× PBS + 50 μM heparin + 10 mM DTT

Флуорессенсияи худи ThT-и buffer ва моддаҳои иловагӣ аз сигнали намунаҳои дорои сафеда тарҳ карда шуд.

Натиҷаҳои кинетикӣ дар шароитҳои heparin

50 μM heparin дар dGAE, Tau306–391, Tau316–391 ва Tau321–391 фибрилшавии бо ThT мушоҳидашавандаро ба вуҷуд овард. Tau326–391 бошад сарфи назар аз heparin фибрил ҳосил накард.

Барои dGAE ва Tau306–391 lag-фаза аз 30 дақиқа камтар аст. Барои Tau316–391 ва Tau321–391 lag-фазаи ташаккули фибрил то тақрибан як рӯз дароз шуд.

dGAE дар шароити heparin варианте буд, ки баландтарин steady-state флуорессенсияи ThT-ро нишон дод.

Натиҷаҳои кинетикӣ дар шароити DTT

Дар шароити танҳо DTT ташаккули равшани фибрил бо ThT барои dGAE ва Tau306–391 дида шуд. Lag-фазаи dGAE тақрибан 3 рӯз ва lag-фазаи Tau306–391 тақрибан 4,6 рӯз аст.

Tau316–391, Tau321–391 ва Tau326–391 танҳо бо DTT фибрилшавии ThT-detectable нишон надоданд. Бо вуҷуди ин, бояд дар хотир дошт, ки Tau321–391 дар AFM метавонад фибрилҳои пароканда нишон диҳад.

Вақте heparin + DTT якҷо истифода шуданд, чӣ рӯй дод?

Ҳангоми истифодаи якҷояи heparin ва DTT, ба истиснои Tau326–391, дар ҳамаи вариантҳо фибрилшавии равшан дида шуд.

Tau306–391, Tau316–391 ва Tau321–391 дар ин шароит баъзе аз баландтарин сигналҳои end-state ThT-ро нишон доданд. Дар dGAE сигналҳои ниҳоии ThT байни heparin+DTT ва танҳо heparin дар ҳудуди хатои таҷрибавӣ қобили муқоиса буданд.

Барои Tau316–391 комбинасияи heparin+DTT нисбат ба танҳо heparin кинетикаи тезтар дод. Дар dGAE ва Tau306–391 бошад кинетикаи heparin+DTT нисбат ба танҳо heparin каме сусттар буд.

Шароитҳои электрофорези капиллярӣ

  • Дастгоҳ: Agilent 7100 CE analyzer
  • Детектор: UV
  • Капилляр: 56 cm × 75 μm ID bare fused silica
  • Инъексия: 50 mbar, 10 s
  • Полярият: мусбат
  • Шиддат: дар оғоз дар давоми 20 s аз 0 kV → +20 kV
  • Background electrolyte: 1 M acetic acid, pH 2,38
  • Дарозии мавҷи детексия: 210 nm

Электрофорези капиллярӣ дар намунаҳои Tau326–391 баъзе нишонаҳои олигомеризатсияро нишон дод; аммо манбаъ ошкоро мегӯяд, ки массаи ин олигомерҳо ба таври миқдорӣ чен карда нашуд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

  • dGAE/Tau297–391 дар байни вариантҳои омӯхташуда қавитарин посухи умумии агрегатсияро нишон дод.
  • Кӯтоҳшавии N-terminal дар маҷмӯъ кинетикаи агрегатсияро суст кард.
  • Tau326–391 дар ҳеҷ шароити санҷишӣ фибрил ҳосил накард.
  • Tau321–391 кӯтоҳтарин конструксияи E391-truncated мебошад, ки дар байни вариантҳои омӯхташуда фибрил ҳосил карда метавонад.
  • Tau321–391 дар PBS-и холис фибрилҳои бо AFM намоён ҳосил карда тавонист; ин фибрилҳо ThT-мусбат нестанд.
  • Пайдарпаии 321KCGSL325 фарқи асосии пайдарпаӣ байни Tau321–391 ва Tau326–391 аст.
  • Tau321–343 дар симулятсияи all-atom-и димеризатсия нисбат ба Tau326–343 популятсияи димерии баландтар нишон дод.
  • Фарқи популятсияи димерӣ дар бахши натиҷаҳои манбаъ %29,4 ± 4,4 ва %14,7 ± 2,1; P = 0,014 гузориш шудааст.
  • Дар Tau321–343 конформатсияҳои фосилавии майлдошта ба агрегатсия ва монанд ба β-hairpin равшантар буданд.
  • Дар симулятсияҳои coarse-grained-и Tau321–391 дар атрофи N-terminal G-мотив майли равшани α-спиралӣ дида шуд.
  • Натиҷаҳои NMR ва CD мувофиқати майлҳои маҳаллии спиралӣ ва β-сохторӣ дар Tau321–391-ро бо натиҷаҳои симулятсия дастгирӣ карданд.
  • Heparin+DTT дар баъзе вариантҳо ташаккули морфологияҳои фибрилии тобхӯрдаро, ки аз фибрилҳои танҳо рост фарқ мекарданд, дастгирӣ кард.
  • ThT ва AFM маълумоти якдигарро пуркунанда, вале на ҳамеша мустақиман коррелятсияшаванда доданд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

  • Нишон дода нашудааст, ки минтақаи 321–325 сабаби ягонаи бемории Alzheimer аст.
  • Нишон дода нашудааст, ки ҳадаф гирифтани минтақаи 321–325 дар одамон табобат фароҳам мекунад.
  • Таҷрибаи табобатӣ дар одам ё ҳайвон гузаронида нашудааст.
  • Нишон дода нашудааст, ки фибрилҳои бо heparin ҳосилшуда бо фибрилҳои Alzheimer tau дар майнаи инсон яксонанд.
  • Флуорессенсияи ThT-ро наметавон бевосита ҳамчун массаи фибрил тафсир кард.
  • Майдонҳои намояндагии AFM ченаки мустақими миқдории тамоми миқдори фибрил дар намуна нестанд.
  • Нишон дода нашудааст, ки сохторҳои hairpin ё α-helix, ки дар симулятсияи MD дида шудаанд, ҳатман дар майнаи инсон ҳамон тавр ташаккул меёбанд.
  • Симулятсияҳо тамоми роҳи олигомеризатсияи tau ё ҳамаи марҳилаҳои молекулавиро то фибрили пухта модел накардаанд.
  • Таҳқиқот таъсири пайдарпаии flank-и берун аз минтақаи 321–325-ро пурра истисно намекунад.
  • Таъсири DTT-ро наметавон танҳо ба як механизми дисулфид маҳдуд кард; манбаъ муҳокима мекунад, ки ҳолати redoks метавонад ба роҳҳои алтернативии агрегатсия таъсир расонад.

Маҳдудиятҳои асосии методологии таҳқиқот

Маҳдудияти аввал ин аст, ки порчаҳои tau-и истифодашуда танҳо моделҳои кӯтоҳшудаи сафедаи пуррадарозии tau-и инсон мебошанд. Дар дохили ҳуҷайра tau-и воқеӣ таҳти таъсири бисёр омилҳо, аз ҷумла фосфорилатсия ва дигар post-translational modifications, протеолиз, ионҳои ҳуҷайравӣ, RNA, липидҳо, сафедаҳои дигар ва molecular crowding қарор мегирад.

Маҳдудияти дуюм ин аст, ки гарчанде heparin барои фароҳам овардани фибрилшавии назоратшаванда муфид аст, муҳити in-vivo-и агрегатсияро дар бемории Alzheimer пурра тақлид намекунад.

Маҳдудияти сеюм ин аст, ки ThT барои бори фибрил ченаки мутлақи миқдорӣ нест. AFM низ майдонҳои хурд ва намояндагии сатҳро тасвир мекунад; он танҳо тамоми массаи фибрилро дар намуна чен намекунад.

Маҳдудияти чорум ин аст, ки шумораи репликаҳо дар симулятсияи all-atom-и димеризатсия дар дохили манбаъ яксон дода нашудааст: Усулҳо се × 2 μs, натиҷаҳо ва Шакли 4 бошад панҷ × 2 μs нишон медиҳанд.

Маҳдудияти панҷум ин аст, ки гарчанде симулятсияҳо барои рӯйдодҳои ибтидоии monomer/dimer тафсилоти қавии сохторӣ медиҳанд, онҳо олигомерҳои баландтар ва тамоми раванди афзоиши фибрилро бевосита модел намекунанд. Муаллифон қайд мекунанд, ки симулятсияҳои минбаъдаи олигомеризатсия муфид хоҳанд буд.

Чаро ин таҳқиқот аз ҷиҳати илмӣ муҳим аст?

Таҳқиқот танҳо ба як мотиви маълуми ядрои амилоид, мисли PHF6, тамаркуз намекунад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки минтақаҳои кӯтоҳи flank дар атрофи мотивҳои амилоидогенӣ низ метавонанд ба таври ҷиддӣ тағйир диҳанд, ки ҳамон мотив кадом конформатсияҳоро қабул мекунад ва тамосҳои аввалини байнимолекулавӣ чӣ гуна рух медиҳанд.

Фарқи панҷ боқимонда байни Tau321–391 ва Tau326–391 модели пурқуввати таҷрибавии ин ҳолат аст. Гарчанде ду вариант бисёр минтақаҳои амилоидиро муштарак доранд, яке метавонад фибрил шавад, дигаре не. Ин нишон медиҳад, ки дар агрегатсияи сафеда танҳо саволи “оё мотиви агрегатсия вуҷуд дорад?” кофӣ нест; контексти мотив ва пайдарпаии ҳамсоя низ муҳиманд.

Муаллифон пешниҳод мекунанд, ки чунин минтақаҳои flank ва конформатсияҳои pre-aggregation метавонанд дар оянда ҳамчун ҳадафҳои терапевтӣ арзёбӣ шаванд. Ин изҳорот пешниҳоди самти таҳқиқот аст; ин таҳқиқот самаранокии ягон дору, антитело ё табобати инсонро наозмудааст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Gradual N-terminal truncation of tau dGAE (297–391) reveals the importance of 321–325 sequence for early steps of fibril formation

Муаллифон: Stefana Njemoga; Petra Majerova; Juraj Piestansky; Zuzana Gazova; Pavel Kaderavek; Exequiel E. Barrera; Zuzana Bednarikova; Ondrej Cehlar.

Corresponding authors: Exequiel E. Barrera, Zuzana Bednarikova ва Ondrej Cehlar.

Саҳми баробар: Дар манбаъ изҳороти ҳаммуаллифи аввал ё саҳми баробар дида намешавад.

Муассисаҳо: Institute of Neuroimmunology, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slovakia; Department of Galenic Pharmacy, Faculty of Pharmacy, Comenius University, Bratislava, Slovakia; Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences, Kosice, Slovakia; Central European Institute of Technology (CEITEC), Masaryk University, Brno, Czech Republic; National Centre for Biomolecular Research, Faculty of Science, Masaryk University, Brno, Czech Republic; Instituto de Histología y Embriología (IHEM), CONICET–Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina; Department of Pharmaceutical Chemistry, Faculty of Pharmacy, Comenius University, Bratislava, Slovakia.

Маҷалла: International Journal of Biological Macromolecules.

Ношир: Elsevier B.V.

Ҷилд / рақами мақола: 362 / 152066.

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2026.152066.

Санаи қабул: 19 январ 2026.

Санаи версияи бознигаришуда: 10 апрел 2026.

Санаи пазируфтан: 15 апрел 2026.

Санаи нашри онлайн: 17 апрел 2026.

Сабти библиографии ҷилд: Volume 362, май 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии таҷрибавӣ–ҳисоббарорӣ, ки таҷрибаҳои in-vitro-и агрегатсияи сафедаи рекомбинантиро бо симулятсияҳои динамикаи молекулавӣ муттаҳид мекунад.

Ҳолати ҳамтақризӣ: Мақолаи ҳамтақризшуда, ки дар International Journal of Biological Macromolecules нашр шудааст.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Калидвожаҳо: Tau protein; Amyloidogenic motifs; Amyloid aggregation; MD simulation.

Вариантҳои омӯхташуда: dGAE/Tau297–391, Tau306–391, Tau316–391, Tau321–391 ва Tau326–391.

Усулҳои асосии таҷрибавӣ: ThT fluorescence assay, atomic force microscopy, circular dichroism spectroscopy, capillary electrophoresis, NMR ва тасдиқи mass spectrometry.

Усулҳои асосии ҳисоббарорӣ: CHARMM36m all-atom MD, SIRAH 2.0 coarse-grained MD, Gromos RMSD clustering, PCA/free-energy landscape, моделҳои ибтидоии AlphaFold2/ColabFold ва харитаҳои тамоси аминокислотаҳо.

Натиҷаи асосӣ: Tau321–391 кӯтоҳтарин варианти E391-truncated дар байни конструксияҳои омӯхташуда мебошад, ки метавонад фибрил ҳосил кунад; Tau326–391 дар шароитҳои санҷидашуда фибрил ҳосил карда натавонист. Фарқи ягонаи N-terminal байни онҳо пайдарпаии 321KCGSL325 аст.

Натиҷаи асосии миқдории all-atom: Дар бахши натиҷаҳои манбаъ популятсияи димерии Tau321–343 %29,4 ± 4,4, популятсияи Tau326–343 %14,7 ± 2,1 ва P = 0,014 дода шудааст.

Ёддошти дохилиманбаъӣ оид ба шумораи такрорҳои симулятсия: Бахши усулҳо барои димеризатсия се × 2 μs реплика менависад, дар ҳоле ки матни натиҷаҳо ва шарҳи Шакли 4 панҷ × 2 μs траектория/реплика нишон медиҳанд. Ин фарқ аз ҷониби манбаъ шарҳ дода нашудааст.

Ёддошти истилоҳии 321–325 / 321–326: Пайдарпаии воқеии иловагӣ байни Tau321–391 ва Tau326–391 321KCGSL325 аст. Дар баъзе тавсифҳои таҳлили тамос минтақаи 321–326 гуфта мешавад; G бо рақами 326 боқимондаи умумиест, ки дар G-мотиви ҳар ду вариант мавҷуд аст.

Ёддошти CD RMSD: Дар Ҷадвали 1-и манбаъ RMSD spectral deviation байни спектрҳои ченшуда ва мувофиқкардашудаи CD дар BeStSel мебошад. Ин бо RMSD-и координатӣ дар таҳлили MD як ченак нест.

Маҳдудияти heparin: Манбаъ ошкоро мегӯяд, ки heparin-induced фибрилшавӣ ташаккули фибрилро дар майнаи гирифтори Alzheimer пурра ифода намекунад ва heparin метавонад роҳи агрегатсия/сохтори фибрилро тағйир диҳад.

Маҳдудияти ThT: ThT fluorescence ченаки мустақими массаи фибрил нест; морфология, сохтори полиморфӣ, binding-site accessibility ва surface charge метавонанд ба сигнал таъсир расонанд.

Маҳдудияти AFM: Тасвирҳои AFM барои нишон додани гуногунии морфологӣ намояндагӣ мекунанд ва ҳамчун ченаки мустақими миқдории фаровонии умумии фибрил дар тамоми намуна истифода нашудаанд.

Дастрасии маълумот: Маълумоти ҳисоббарории таҳқиқот дар Zenodo дар ду сабти ҷудогона пешниҳод шудааст: DOI 10.5281/zenodo.17830302 ва DOI 10.5281/zenodo.18157196.

Сабти маълумоти NMR: Маълумоти NMR барои Tau321–391 зери рамзи воридшавии BMRB 53400 нишон дода шудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳороти “We have nothing to declare”-ро додаанд.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз VEGA 02/0141/25, 2/0125/23 ва 1/0825/25; APVV-18-0284 ва APVV-22-0598; Slovakia Recovery and Resilience Plan 09I03-03-V04-00623, 09I03-V04-00622 ва 09I02-03-V01-00021; Horizon Europe 101087124 ADDIT-CE; Horizon 2020 Marie Skłodowska-Curie 873127 InterTAU; National competence centre for high-performance computing 311070AKF2 ва дастгириҳои вобастаи инфрасохтории Аврупо/минтақавӣ дастгирӣ шудааст. Ченкуниҳои Josef Dadok National NMR Centre аз инфрасохтори CIISB/Instruct-CZ ва дастгирии вобастаи MEYS/ERDF истифода бурдаанд; дастгирии COST CA21160 ML4NGP ва MVTS COST ML4NGP низ нишон дода шудааст.

CRediT – Stefana Njemoga: Writing – review & editing, Writing – original draft, Visualization, Methodology, Investigation, Formal analysis, Data curation.

CRediT – Petra Majerova: Investigation.

CRediT – Juraj Piestansky: Investigation.

CRediT – Zuzana Gazova: Writing – review & editing, Project administration, Funding acquisition.

CRediT – Pavel Kaderavek: Data curation, Investigation, Writing – review & editing.

CRediT – Exequiel E. Barrera: Writing – review & editing, Visualization, Supervision, Methodology, Investigation, Formal analysis, Data curation, Conceptualization.

CRediT – Zuzana Bednarikova: Writing – review & editing, Writing – original draft, Visualization, Methodology, Investigation, Formal analysis, Data curation, Conceptualization.

CRediT – Ondrej Cehlar: Writing – review & editing, Visualization, Supervision, Project administration, Methodology, Investigation, Funding acquisition, Formal analysis, Conceptualization.

Ҳадди асосии тафсир: Таҳқиқот муайянкунандаҳои молекулавии ибтидоии агрегатсияи tau-ро дар моделҳои назоратшавандаи in-vitro ва ҳисоббарорӣ меомӯзад. Он тамоми механизми tauopatiya дар майнаи инсон, пешрафти клиникии беморӣ ё самаранокии ягон терапияро исбот намекунад.


Мубодила:

Шарҳҳо пас аз баррасӣ нашр мешаванд. Шарҳи шумо ба раванди тасдиқ фиристода шуда, пас аз пазируфта шудан намоён мегардад.

Шарҳ гузоред

Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд