Tau oqsili normal sharoitda asosan aniq va barqaror yagona uch o‘lchamli tuzilishga ega bo‘lmaydigan, shu sababli “intrinsically disordered protein”, ya’ni ichki tartibsiz oqsillar sinfiga kiruvchi mikronaychalar bilan bog‘liq oqsildir. Ushbu tadqiqot tau oqsilining dGAE deb ataladigan Tau297–391 fragmentini N-terminal uchidan bosqichma-bosqich qisqartirish amiloid fibrillari hosil bo‘lishini qanday o‘zgartirishini o‘rgangan. dGAE/Tau297–391, Tau306–391, Tau316–391, Tau321–391 va Tau326–391 dan iborat beshta qisqartirilgan tau varianti Thioflavin T (ThT) flyuorestsensiyasi, atom-kuch mikroskopiyasi (AFM), kapillyar elektroforez, doiraviy dixroizm (CD), NMR spektroskopiyasi va molekulyar dinamika (MD) simulyatsiyalari yordamida taqqoslangan.
Tadqiqotning markaziy natijasi Tau321–391 va Tau326–391 o‘rtasidagi atigi beshta aminokislotali farq agregatsiya xulqi bilan kuchli bog‘liq ekanidir. Tau321–391 ning N-terminalida joylashgan 321KCGSL325 ketma-ketligi Tau326–391 da yo‘q. Aksincha, G-motifi, PHF6**, L-motifi va PAM4 kabi o‘rganilgan asosiy amiloidogen hududlarning muhim qismi ikkala variantda ham mavjud. Shunga qaramay, Tau321–391 fibril hosil qila olgan bo‘lsa, Tau326–391 heparin va DTT hamda agregatsiyani yengillashtiruvchi boshqa sinov sharoitlarida ham fibril hosil qilmagan.
Barcha atomlar hisobga olinadigan molekulyar dinamika simulyatsiyalarida Tau321–343 Tau326–343 ga nisbatan yuqoriroq dimerlanish moyilligini ko‘rsatgan. Natijalar matnida beshta 2 μs trayektoriyaning birlashtirilgan tahlilida Tau321–343 uchun dimerik populyatsiya %29,4 ± 4,4, Tau326–343 uchun %14,7 ± 2,1 deb berilgan va farq uchun P = 0,014 ko‘rsatilgan. Tau321–343, shuningdek, G-motifi va PHF6** atrofida antiparallel β-hairpin tuzilmalarini hosil qilishga ko‘proq moyil bo‘lgan. Mualliflar bu tuzilmalarni erta agregatsiya yadrosini hosil qilishi mumkin bo‘lgan konformatsiyalar bilan bog‘lagan.
Coarse-grained molekulyar dinamika simulyatsiyalari boshqacha, ammo to‘ldiruvchi strukturaviy xususiyatni ko‘rsatgan: Tau321–391 ning N-terminal hududida, ayniqsa G-motifi atrofida sezilarli α-spiral moyillik paydo bo‘lgan. Tau326–391 da bu moyillik ancha cheklangan. NMR va CD natijalari ham Tau321–391 agregatsiya jarayonida vaqtinchalik spiral va β-tuzilmali oraliq konformatsiyalarni namuna sifatida qabul qila olishini qo‘llab-quvvatlaydi.
Tadqiqotning muhim eksperimental natijalaridan biri ThT flyuorestsensiyasi bilan haqiqiy fibril mavjudligi har doim bir-biriga aynan mos kelmasligidir. Tau321–391 sof PBS va faqat DTT sharoitlarida ThT bilan sezilarli fibrillanish ko‘rsatmagan bo‘lsa-da, AFM tasvirlarida siyrak fibrillar hosil qilgan. ThT signali fibril massasining bevosita va yagona miqdoriy o‘lchovi emasligi; u fibril morfologiyasi, polimorf tuzilish, bo‘yoq bog‘lanish joylarining ochiqligi va sirt zaryadi kabi xususiyatlardan ham ta’sirlanishi alohida ta’kidlangan.
Ushbu tadqiqot odamlarda yoki hayvonlarda kasallik rivojlanishini sinamagan. Rekombinant qisqartirilgan tau fragmentlari bilan nazorat qilinadigan in-vitro tizimlarda va kompyuter simulyatsiyalarida ishlangan. Heparin qo‘llanilgan agregatsiya sharoitlari tadqiqot uchun takrorlanuvchan model bersa-da, mualliflar heparin bilan hosil qilingan fibrillar Alzheimer kasalligi miyasidagi haqiqiy tau fibrillarini to‘liq taqlid qilmasligini ochiq bayon qilgan. Natijalar tau fibrillanishining erta molekulyar bosqichlarini tushunishga qaratilgan; ular klinik davolash samaradorligi yoki kasallik sababining bevosita isboti emas.
Tau oqsili va tauopatiya nima?
Tau markaziy asab tizimidagi eng uzun 2N4R izoformasida 441 ta aminokislotadan iborat mikronaychalar bilan bog‘liq oqsildir. Manba tauni intrinsically disordered protein (IDP) deb ta’riflaydi. Bu oqsil fiziologik sharoitlarda yagona qattiq uch o‘lchamli tuzilishga qamalib qolish o‘rniga ko‘plab konformatsiyalarni qabul qila olishini anglatadi.
Tau oqsillarining yuqori darajada tartibli filamentlar ko‘rinishida to‘planishi tau patologiyasi mavjud turli neyrodegenerativ kasalliklarning neyropatologik belgilaridan biridir. Bunday kasallik guruhlari umumiy holda tauopatiyalar deb ataladi.
Amiloid fibrillarning umumiy strukturaviy xususiyatlaridan biri cross-β arxitekturasidir. Bu tuzilishda β-qatlamlar fibrilning uzun o‘qi bilan bog‘liq tartibli tashkilot hosil qiladi. Biroq turli tauopatiyalarda tau filamentlarining batafsil atom darajasidagi buklanishlari bir-biridan farq qilishi mumkin; shu sababli “tau fibrili” yagona universal tuzilma degani emas.
Kesilish, ya’ni truncation nima uchun o‘rganiladi?
Tau zanjirining N-terminal yoki C-terminal hududlarining proteolitik tarzda kesilishi oqsilning odatda ayrim amiloidogen hududlarni yopib turadigan yoki strukturaviy jihatdan cheklaydigan qismlarini olib tashlashi mumkin. Manba adabiyot kontekstida bunday kesilishlar agregatsiyaga moyil hududlarni yanada ochiq qilishi mumkinligini muhokama qiladi.
Ushbu tadqiqotda tadqiqotchilar tau dGAE sifatida ishlatilgan Tau297–391 fragmentini N-terminal uchidan bosqichma-bosqich qisqartirib, quyidagi besh variantni taqqoslagan:
- dGAE = Tau297–391
- Tau306–391
- Tau316–391
- Tau321–391
- Tau326–391
Bu dizaynning ilmiy afzalligi C-terminal oxiri 391 da o‘zgarmas saqlanib, N-terminal boshlanish nuqtasi o‘zgartirilishidir. Shu tariqa muayyan N-terminal hududlar yo‘qolgani sari agregatsiya xulqi qanday o‘zgarishi taqqoslanishi mumkin.
Amiloidogen motiv nimani anglatadi?
Amiloidogen motiv oqsil ketma-ketligida β-tuzilma va o‘z-o‘zidan birikish moyilligi atrofdagi aminokislotalarga nisbatan yuqoriroq bo‘lishi mumkin bo‘lgan qisqa hududdir. Bunday motivlar yolg‘iz o‘zi butun fibrillanish mexanizmini belgilamaydi; ammo fibril yadrosining hosil bo‘lishini yoki muayyan oraliq konformatsiyalarning barqarorlashishini osonlashtirishi mumkin.
| Motiv | Qoldiqlar / ketma-ketlik | Tadqiqotdagi kontekst |
|---|---|---|
| PHF6* | 275VQIINK280 | R2 hududidagi ma’lum tau amiloid motivi; dGAE 297 dan boshlangani uchun o‘rganilgan dGAE variantlaridan tashqarida qoladi. |
| PHF6 | 306VQIVYK311 | R3 hududidagi kuchli amiloid-nukleatsiya motivi. dGAE va Tau306–391 da mavjud; Tau316–391, Tau321–391 va Tau326–391 da yo‘q. |
| G-motifi | 326GNIHHK331 | Tau321–391 va Tau326–391 ni ham o‘z ichiga olgan qisqa variantlarda mavjud; kritik 321–325 flank hududidan darhol keyin keladi. |
| PHF6** | 337VEVKSE342 | β-tuzilma hosil bo‘lishi bilan bog‘liq segment; G-motividan keyin keladi. |
| L-motifi | 344LDFKDR349 | Mashinali o‘rganish orqali aniqlangan agregatsiya bilan bog‘liq hudud. |
| PAM4 | 350VQSKIGSLDNITH362 | R4 hududida amiloid hosil bo‘lishi bilan bog‘liq motiv. |
| LTFRENA hududi | 376LTFRENA382 | PASTA, WALTZ va TANGO bashoratlarida qo‘shimcha agregatsiya “issiq nuqtasi” sifatida aniqlangan; strukturaviy tahlillarda qo‘shni Lys383 bilan birga 376LTFRENAK383 shaklida ham ko‘rib chiqilgan. |
Tau321–391 bilan Tau326–391 orasidagi besh aminokislota nima uchun muhim?
Tau321–391 va Tau326–391 bir xil C-terminal oxiri hamda bir xil G-motifi, PHF6**, L-motifi, PAM4 va C-terminaldagi agregatsiyaga moyil hududlarning ko‘pini baham ko‘rsa-da, Tau321–391 da mavjud 321KCGSL325 ketma-ketligi agregatsiyaga qulay konformatsiyalarning hosil bo‘lishi va dastlabki monomer–monomer o‘zaro ta’sirlari bilan bog‘langan; Tau326–391 esa sinovdan o‘tkazilgan sharoitlarda fibril hosil qila olmagan.
321–325 hududining muhimligi faqat “besh aminokislota uzunroq bo‘lish” bilan izohlanmaydi. Simulyatsiya natijalari bu hudud qo‘shni G-motivining qanday tuzilishini va boshqa tau molekulalari bilan qanday aloqa qilishini o‘zgartira olishini ko‘rsatadi.
Manba ayrim bo‘limlarda kontakt tahlili uchun “321–326 hududi” iborasidan foydalanadi. Biroq ikki variant orasidagi yagona ketma-ketlik farqi 321–325 orasidagi KCGSL dir; 326-raqamli G aminokislotasi Tau326–391 ning birinchi qoldig‘i bo‘lib, demak ikkala variantda ham mavjud.
PGGG motivlari va β-hairpin mantiqi
Manba ayrim amiloidogen motivlardan oldin PGGG ketma-ketliklari borligini va bu hududlar ikkita antiparallel β-zanjirni bir-biriga bog‘laydigan qisqa burilishlar hosil qilishga moyil ekanini tushuntiradi. Bunday tuzilma molekulaning o‘zida “soch qisqichi”ga o‘xshash β-hairpin hosil qilishi mumkin.
β-hairpin tuzilishi ikki β-zanjir burilish hududi orqali o‘zaro bog‘langan konformatsiyadir. Erta agregatsiya vaqtida bunday tuzilma boshqa tau molekulalarining o‘xshash hududlari muayyan geometriyada aloqa qilishini osonlashtirishi mumkin.
Ushbu tadqiqot Tau321–343 all-atom simulyatsiyalarida G-motivi va PHF6** atrofidagi β-hairpin-ga o‘xshash konformatsiyalarni Tau326–343 ga nisbatan ko‘proq kuzatgan. Biroq simulyatsiyalarda kuzatilgan hairpin tuzilmalari inson miyasidagi barcha tau fibrillari majburiy ravishda aynan shu yo‘l orqali hosil bo‘ladi degani emas.
Heparin va DTT tajribalarda nima qiladi?
Heparin musbat zaryadlangan tau hududlari bilan o‘zaro ta’sirlasha oladigan polianion molekuladir. Manba heparin hujayra ichidagi RNA kabi polianion komponentlarning ayrim fizik-kimyoviy ta’sirlarini modellashtira olishini va tauni fibrillanishga moyil konformatsiyalarga yo‘naltirish uchun keng qo‘llanishini tushuntiradi.
Biroq heparin bilan hosil qilingan fibrillar inson miyasidagi tabiiy tau fibrillarining aynan nusxasi emas. Mualliflar heparin agregatsiya yo‘lini va hosil bo‘lgan fibrillarning strukturaviy xususiyatlarini o‘zgartirishi mumkinligini ochiq aytadi.
DTT (dithiothreitol) esa qaytaruvchi agentdir. Tadqiqotdagi Tau321–391 kabi ayrim variantlarda Cys322 mavjud. DTT disulfid bog‘larini qaytaradi va cysteine ning redoks holatini o‘zgartiradi. Manba bu tau agregatsiya yo‘li va fibril morfologiyasiga ta’sir ko‘rsatishi mumkinligini ko‘rsatadi.
DTTning o‘zi dGAE va Tau306–391 da ThT bilan aniqlanadigan fibrillanishga olib kelgan. dGAE uchun lag faza taxminan 3 kun, Tau306–391 uchun 4,6 kun deb xabar qilingan. Qisqaroq variantlar faqat DTT sharoitida ThT-musbat fibrillanish ko‘rsatmagan.
Nima uchun ThT Flyuorestsensiyasi va AFM Bir Xil Natija Bermasligi Mumkin?
ThT flyuorestsensiyasi fibril miqdorini bevosita o‘lchaydigan usul emas; bo‘yoqning bog‘lanish kuchi fibrilning cross-β tartibi, morfologiyasi, polimorf tuzilishi, bog‘lanish yoriqlarining ochiqligi va sirt zaryadiga bog‘liq bo‘lgani uchun AFMda fizik fibrillar ko‘rinsa ham, umumiy ThT signali past bo‘lib qolishi mumkin.
Thioflavin T nimani o‘lchaydi?
Thioflavin T amiloid tuzilmalardagi takrorlanuvchi cross-β hududlariga bog‘langanda flyuorestsensiyasi ortadigan bo‘yoqdir. Shu sababli fibril hosil bo‘lish kinetikasini kuzatishda keng qo‘llanadi.
Ammo ThT egri chizig‘ining yuqori bo‘lishi avtomatik ravishda “bu namunada eng ko‘p fibril massasi bor” degani emas. Bir xil miqdordagi ikki xil fibril arxitekturasi ThT uchun turli miqdorda ochiq bog‘lanish joylarini taqdim etishi yoki bog‘langan ThTning kvant chiqishi o‘zgarishi mumkin.
Ushbu tadqiqotda Tau321–391 bunga aniq misol. ThT kinetikasida sof PBS va faqat DTT sharoitlarida sezilarli signal ko‘rinmagan bo‘lsa-da, AFM shu sharoitlarda siyrak fibrillar mavjudligini ko‘rsatgan.
AFM nimani bevosita ko‘rsatadi?
Atom-kuch mikroskopiyasi namuna sirtidagi fizik topografiyani nanometr miqyosida tasvirlaydi. Shu sababli AFM fibrilga o‘xshash tuzilmalarning haqiqiy morfologiyasi, uzunligi, balandligi va sirt bo‘ylab taqsimlanishini bevosita tekshirish imkonini beradi.
Manba AFM tasvirlari fibril ko‘pligini miqdoriy ifodalash uchun tanlanmaganini ham ta’kidlaydi. Ko‘rsatilgan AFM maydonlari tuzilma xilma-xilligi va morfologiyani ko‘rsatish uchun vakillik maydonlaridir.
AFMda variantlar qanday ko‘ringan?
dGAE: Heparin va heparin+DTT sharoitlarida zich va ko‘p fibrillar hosil qilgan. Fibril balandliklari taxminan 40 nm gacha keng taqsimot ko‘rsatgan. Heparin+DTT sharoitida uzun, bir-biriga chirmashgan va ayrim hollarda burilgan fibrillar kuzatilgan.
Tau306–391: dGAEga nisbatan kamroq zich, ammo uzunroq fibrillar hosil qilgan. Balandlik taqsimoti taxminan 20 nm gacha cho‘zilgan va dGAEga nisbatan bir xilroq bo‘lgan.
Tau316–391: Ayniqsa heparin va heparin+DTT sharoitlarida fibrillar hosil qilgan. Heparin+DTT sharoitida uzunroq va strukturaviy jihatdan murakkabroq fibrillar ko‘rilgan, ayrim fibrillar burilgan morfologiyaga ega bo‘lgan.
Tau321–391: AFM nuqtai nazaridan tadqiqotdagi eng barqaror fibril hosil qilish xulqlaridan birini ko‘rsatgan. PBS, heparin, DTT va heparin+DTT sharoitlarida fibril tuzilmalari ko‘rilgan. PBS va faqat-DTT namunalarida fibrillar juda siyrak tarqalganligi sababli bulk ThT signaliga hissasi past bo‘lgan. Fibrillar asosan uzun va tarmoqlanmagan bo‘lib, balandligi taxminan 10 nm gacha yetgan. Heparin+DTT sharoitida burilgan fibrillar hosil bo‘lgan.
Tau326–391: Sinovdan o‘tkazilgan sharoitlarning hech birida fibrilga o‘xshash tuzilma hosil qilmagan. AFM balandligi odatda 5 nm dan past qolgan. Kapillyar elektroforez ayrim oligomerlanish belgilarini ko‘rsatgan; biroq mualliflar hosil bo‘lgan oligomerlarning massasini miqdoriy aniqlay olmagan.
| Variant | PBS | Heparin | DTT | Heparin + DTT |
|---|---|---|---|---|
| dGAE / Tau297–391 | ThT past; AFMda fibril ustun emas | Kuchli fibrillanish | Fibrillanish; taxminan 3 kun lag | Kuchli, uzun va murakkabroq fibrillar |
| Tau306–391 | ThT past | Fibrillanish; lag < 30 daqiqa | Fibrillanish; taxminan 4,6 kun lag | Sezilarli fibrillanish |
| Tau316–391 | ThT past | Fibrillanish; lag taxminan 1 kungacha | ThT-detectable fibrillanish yo‘q | Sezilarli fibrillanish; ayrim burilgan fibrillar |
| Tau321–391 | ThT past; AFMda siyrak fibrillar | Fibrillanish; lag taxminan 1 kungacha | ThT past; AFMda siyrak fibrillar | Sezilarli fibrillanish; burilgan fibrillar |
| Tau326–391 | Fibril yo‘q | Fibril yo‘q | Fibril yo‘q | Fibril yo‘q |
Bu jadval o‘lchash usullarining turli ma’nolarini saqlash maqsadida sifat jihatidan tuzilgan. Manba grafiklaridan yangi ThT pik balandligi, fibril massasi yoki oraliq vaqt qiymati yaratilmagan.
Burilgan Tau321–391 fibrillari nimaga o‘xshagan?
Heparin+DTT sharoitida hosil bo‘lgan burilgan Tau321–391 filamentlari Trace_y dasturi yordamida alohida tahlil qilingan. Yakka, ajratilgan, kamida uchta takror birlikni o‘z ichiga olgan va ko‘rinadigan uzilishi bo‘lmagan fibrillar tanlangan; fibril sirtining hamda kesimdagi kontakt-nuqta zichligi xaritalari tuzilgan.
Manba bu kesimlar heparin bilan hosil qilingan full-length tau “jagged filament” tuzilmasiga qaraganda dGAE paired helical filament (PHF) tuzilmasiga ko‘proq o‘xshashini bildiradi. Bu yerda ifoda “o‘xshash ko‘rinadi” darajasidadir; tadqiqot bu fibrillarning atom tuzilishini cryo-EM bilan aniqlamagan.
Molekulyar Dinamika Simulyatsiyalari 321–325 Hududi Haqida Nimani Ko‘rsatdi?
All-atom simulyatsiyalar 321KCGSL325 ketma-ketligini o‘z ichiga olgan Tau321–343 Tau326–343 ga qaraganda ko‘proq monomer–monomer kontakt hosil qilishi va β-hairpin tutuvchi agregatsiyaga qulay oraliq konformatsiyalarni ko‘proq namuna sifatida qabul qilishini; coarse-grained simulyatsiyalar esa xuddi shu N-terminal hudud Tau321–391 da sezilarli α-spiral moyillik hosil qilishini ko‘rsatgan.
All-atom simulyatsiya nima degani?
All-atom molekulyar dinamika simulyatsiyasida oqsil va erituvchi atomlari kuch maydonidagi fizik o‘zaro ta’sir hadlari orqali vaqt davomida harakatlantiriladi. Bu yondashuv yuqori strukturaviy tafsilot beradi, biroq yirik tizimlarda hisoblash xarajati yuqori.
Tadqiqotda ikkita qisqa N-terminal fragment taqqoslangan:
- Tau321–343: 321KCGSLGNIHHKPGGGQVEVKSEK343
- Tau326–343: 326GNIHHKPGGGQVEVKSEK343
Ikki fragment bir xil G-motivi va PHF6** hududlarini baham ko‘radi; Tau321–343 ning farqi boshidagi KCGSL ketma-ketligidir.
All-atom monomer simulyatsiyasi sharoitlari
- Kuch maydoni: CHARMM36m
- Suv modeli: CHARMM-modified TIP3P
- Boshlang‘ich holat: Chimera’da tayyorlangan to‘liq cho‘zilgan konformatsiya
- Monomer simulyatsiyasi: har bir variant uchun uchta 500 ns replika
- Klasterlash: Gromos algoritmi
- Backbone RMSD klasterlash chegarasi: 3 Å
- O‘lchamni kamaytirish / harakat tahlili: principal component analysis (PCA)
- Erkin energiya landshafti: PC1 va PC2 gistogrammasini Boltzmann inversion jarayoni orqali yaratish
RMSD bu yerda nimani anglatadi? Molekulyar dinamika kontekstida RMSD tuzilmalar orasidagi atom koordinatalari farqlari kvadratlari o‘rtachasining kvadrat ildiziga asoslangan geometrik masofa o‘lchovidir. Manba aniq RMSD tenglamasini bermagani sababli Verianla yangi tenglama qo‘shmaydi.
PCA nima qiladi? Principal component analysis simulyatsiya davomida oqsil koordinatalarining o‘zgarishidan eng katta kollektiv harakatlarni ifodalovchi yo‘nalishlarni ajratadi. PC1 va PC2 oqsil harakatlarining eng muhim ikki komponentini ifodalovchi matematik o‘qlardir.
Free energy landscape nimani ko‘rsatadi? Simulyatsiyada ko‘proq tashrif buyurilgan konformatsion hududlar nisbatan past erkin energiyali hududlarga mos kelishiga asoslangan konformatsiya xaritasidir. Manba erkin energiya farqlarini Boltzmann inversion yordamida hisoblaganini aytadi, ammo aniq matematik tenglamani bermaydi; shu sababli bu yerda manbadan tashqari tenglama qo‘shilmagan.
Dimerlanish simulyatsiyalarida nima topildi?
Eng yuqori populyatsiyali dastlabki 10 monomer klasterining markaziy tuzilmalari juft guruhlarga ajratilgan: cl1+cl2, cl3+cl4, cl5+cl6, cl7+cl8 va cl9+cl10. Ikki monomer simulyatsiya qutisida geometrik markazlari orasida 30 Å masofa bo‘ladigan qilib joylashtirilgan.
Manbada bu yerda muhim takror soni nomuvofiqligi mavjud. Usullar bo‘limi har bir juft uchun uchta 2 μs replika yaratilganini aytadi. Bunga qarshi natijalar bo‘limi “beshta 2 μs trayektoriya” iborasini ishlatadi va manbadagi 4-rasm izohi ham beshta 2 μs replika deb ko‘rsatadi. Verianla bu farqni jimlik bilan tuzatmaydi.
Natijalar bo‘limida berilgan besh trayektoriya asosidagi statistik xulosa quyidagicha:
| Variant | Dimerik populyatsiya | Statistik taqqoslash |
|---|---|---|
| Tau321–343 | %29,4 ± 4,4 | Ikki dumli t-test, P = 0,014 |
| Tau326–343 | %14,7 ± 2,1 |
Bu farq Tau321–343 simulyatsiya davomida Tau326–343 ga qaraganda taxminan ikki baravar ko‘p dimerik kontakt populyatsiyasini ko‘rsatganini anglatadi. Bu yerda “ikki baravar” o‘lchangan foiz populyatsiyalarining taxminiy nisbatini anglatadi; klinik yoki biologik ta’sir o‘lchami emas.
Manbadagi 4-rasm izohida molekulalararo kontakt mavjud ajratilgan kadrlarning jami ulushi Tau321–343 uchun alohida %29,98 va Tau326–343 uchun %14,98 deb berilgan. Bu rasm foizlari bilan yuqoridagi o‘rtacha ± og‘ish statistikasi bir xil taqdimot shakli emas va bir-birining o‘rnida ishlatilmasligi kerak.
Tau321–343 qanday qilib boshqa dimer tuzilma hosil qildi?
Tau321–343 klasterlarida yuqoriroq β-tuzilma miqdori kuzatilgan. G-motivi bilan PHF6** orasidagi 332PGGG335 hududi bog‘laydigan intramolekulyar antiparallel β-hairpin tuzilmalari turli klasterlarda paydo bo‘lgan.
Bu hairpin tuzilmalarining sirtlari monomerlar bir-biriga yaqinlashganda kontakt sirti hosil qila olgan va parallel yoki antiparallel intermolekulyar β-tuzilmalar yuzaga kelgan.
Tau326–343 esa ko‘proq “fuzzy”, ya’ni yagona zich va tartibli geometriyaga joylashmaydigan kontaktlarni ko‘rsatgan. Ayrim klasterlarda qisqa parallel β-sheet interfeyslari ko‘rilgan bo‘lsa-da, N-terminal uchlar bog‘lanish interfeysidan uzoqqa yo‘nalgan.
Kontakt xaritalarida Tau321–343 dimerlari ham C-terminal PHF6**, ham N-terminal G-motivi atrofidagi o‘zaro ta’sirlar bilan barqarorlashgan, Tau326–343 dimerlarida esa kontaktlar asosan PHF6** atrofida to‘plangan.
Coarse-grained simulyatsiya nima uchun ishlatilgan?
Tau321–391 va Tau326–391 kabi taxminan 70 qoldiqli uzun va juda egiluvchan oqsil fragmentlarining to‘liq atomli, ochiq erituvchili simulyatsiyasi juda katta hisoblash qutilarini talab qiladi. Manba taxminan 1,7 million zarracha talab qilishi mumkin bo‘lgan bu xarajatni kamaytirish uchun coarse-grained SIRAH yondashuvidan foydalangan.
Coarse-grained model bir nechta atomni fizik-kimyoviy xususiyatlarni ifodalovchi kattaroq “bead” birliklariga birlashtiradi. Shu tariqa bir xil fizik vaqt oralig‘i pastroq hisoblash xarajati bilan namunalanishi mumkin; evaziga atom darajasidagi tafsilot kamayadi.
Coarse-grained simulyatsiya sharoitlari
- Kuch maydoni: SIRAH 2.0
- IDP xulqini yaxshiroq ifodalash uchun qo‘llangan qayta parametrizatsiya: oqsil–suv bead o‘zaro ta’sirlarini %30 gacha oshirgan Martins va hamkasblari yondashuvi
- Boshlang‘ich tuzilmalar: AlphaFold2 / ColabFold v1.5.5
- MSA yaratish: MMseqs2
- Strukturaviy template ishlatmasdan bashorat
- Eng yuqori reytingli beshta AlphaFold2 tuzilmasi relaksatsiya qilinib, beshta CG replika uchun ishlatilgan
- Manbadagi 5-rasm izohiga ko‘ra har bir variant uchun beshta 5 μs replika
- Simulyatsiya dasturi: GROMACS 2023.2
- Trayektoriya yaratish: Devana HPC tizimi
AlphaFold2 boshlang‘ich tuzilmalaridan foydalanilgani muhim. Manba bu biologik “to‘g‘ri tau tuzilmasini” aniqlash uchun emas, balki boshlang‘ich konformatsiyani qisman ixchamlashtirib simulyatsiya qutisi hajmi va hisoblash xarajatini kamaytirish uchun qilinganini tushuntiradi.
Coarse-grained simulyatsiyaning eng yaqqol farqi nima edi?
Ikkala variant ham IDPlarga xos yuqori strukturaviy egiluvchanlik ko‘rsatgan. Biroq Tau321–391 ning besh replikasidan ikkitasida G-motifi qoldiqlarini qamrab oluvchi yaqqol N-terminal α-helix hosil bo‘lgan.
Manba bu N-terminal spiral moyillikni agregatsiya-kompetent Tau321–391 bilan agregatsiya-kompetent bo‘lmagan Tau326–391 o‘rtasidagi eng aniq strukturaviy farqlardan biri deb baholaydi.
Antiparallel β-sheet oraliq tuzilmalari qanchalik ko‘p kuzatildi?
Coarse-grained konformatsiya to‘plamlarida antiparallel β-sheet oraliq tuzilmalari Tau321–391 tuzilmalarining %7,49 ida, Tau326–391 tuzilmalarining esa %2,52 ida kuzatilgan.
Ikkala variantda ham intramolekulyar β-sheet bog‘lanishlar C-terminal 376LTFRENAK383 hududi bilan N-terminal G-motivi atrofida paydo bo‘lgan. PAM4 hududi esa kuchli spiral moyillik ko‘rsatgan.
NMR simulyatsiya natijalarini qanday tekshirdi?
Tau321–391 uchun eksperimental NMR chemical shift ma’lumotlaridan foydalanilgan. Izotop bilan belgilangan Tau321–391 M9 minimal muhitda 2 g/L 13C glucose va 1 g/L 15N ammonium chloride yordamida ishlab chiqarilgan. Kultura Marley protokoliga ko‘ra induksiyadan oldin minimal muhitda to‘rt baravar konsentrlangan.
NMR o‘lchovi 950 MHz Bruker AVANCE NEO spektrometrida, 0,5 mM Tau321–391, PBS, 5 mM DTT va %10 D2O sharoitlarida bajarilgan. Tadqiqotning NMR chemical shift ma’lumotlari BMRB ma’lumotlar bazasida 53400 kirish kodi bilan ko‘rsatilgan.
Ikkilamchi tuzilma moyilligi o‘lchangan Cα va Cβ chemical shift qiymatlarining random-coil referenslardan og‘ishiga ko‘ra hisoblangan. Musbat SSP qiymatlari spiral, manfiy SSP qiymatlari β-sheet moyilligini ko‘rsatadigan tarzda talqin qilingan.
Manba simulyatsiyalardan olingan G-motivi va PAM4 atrofidagi spiral/β-sheet moyilliklari NMR natijalari bilan mos kelishini ta’kidlaydi.
CD spektroskopiyasi nima uchun o‘tkazildi?
Circular dichroism (CD) oqsillarning ikkilamchi tuzilma tarkibi vaqt davomida qanday o‘zgarishini kuzatish uchun ishlatilgan. Xususan, Tau321–391 va Tau326–391 ning agregatsiya davomida helix, antiparallel β-sheet, parallel β-sheet, turn va tartibsiz tuzilma foizlari taqqoslangan.
50 μM Tau321–391 va Tau326–391 faqat assay buffer ichida hamda 50 μM heparin mavjudligida 0, 23, 28, 30,5, 42, 51 va 72 soat vaqt nuqtalarida tekshirilgan.
- Optik yo‘l: 1 mm
- Spektral oraliq: 190–270 nm
- Skanerlash tezligi: 50 nm/daq
- Akkumulyatsiya: 3
- Qurilma: Jasco J-815 spectropolarimeter
- Silliqlash: Origin Pro8.5, Savitzky–Golay
- Deconvolution: BeStSel
CD Jadval 1: Heparinsiz Tau321–391
| Tuzilma | 0 daq | 23 s | 28 s | 30,5 s | 42 s | 51 s | 72 s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Helix | 0 | 0,6 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Antiparallel sheet | 23,6 | 20,2 | 21,9 | 24,2 | 24,7 | 25,4 | 20,1 |
| Parallel sheet | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Turn | 15,3 | 17,7 | 15,8 | 14,9 | 19 | 16,9 | 19,4 |
| Others | 61 | 61,5 | 57,2 | 60,9 | 56,3 | 57,7 | 60,5 |
| RMSD | 0,3054 | 0,2827 | 0,4187 | 0,4064 | 0,336 | 0,2146 | 0,2237 |
Vaqt birligi izohi: Manba 1-jadvaldagi vaqt nuqtalarini 23 h, 28 h, 30.5 h, 42 h, 51 h va 72 h deb beradi. Yuqoridagi sarlavhalardagi “s” iborasi soat ma’nosidadir.
CD Jadval 1: Heparinsiz Tau326–391
| Tuzilma | 0 daq | 23 s | 28 s | 30,5 s | 42 s | 51 s | 72 s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Helix | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0 | 0 |
| Antiparallel sheet | 27,1 | 26,7 | 30 | 23,1 | 31,3 | 27,9 | 34,1 |
| Parallel sheet | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Turn | 18 | 18,9 | 18,5 | 19 | 19,1 | 18,7 | 17,9 |
| Others | 54,9 | 54,4 | 51,5 | 58 | 49,5 | 53,5 | 48 |
| RMSD | 0,2364 | 0,2054 | 0,1707 | 0,2381 | 0,3873 | 0,2226 | 0,25 |
CD Jadval 1: Tau321–391 + heparin
| Tuzilma | 0 daq | 23 s | 28 s | 30,5 s | 42 s | 51 s | 72 s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Helix | 0 | 0 | 1,1 | 0 | 0 | 4,3 | 6,7 |
| Antiparallel sheet | 25,7 | 19,9 | 20,8 | 22,4 | 32,2 | 31,3 | 31,4 |
| Parallel sheet | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5,5 | 9,4 |
| Turn | 20,5 | 19,3 | 14,4 | 16,3 | 15,9 | 11,9 | 9,9 |
| Others | 53,8 | 60,8 | 63,7 | 61,3 | 51,9 | 47 | 42,5 |
| RMSD | 0,1923 | 0,3197 | 0,2837 | 0,4176 | 0,199 | 0,0833 | 0,1783 |
CD Jadval 1: Tau326–391 + heparin
| Tuzilma | 0 daq | 23 s | 28 s | 30,5 s | 42 s | 51 s | 72 s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Helix | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,6 |
| Antiparallel sheet | 26 | 25,7 | 27,3 | 25,5 | 26,4 | 27,6 | 27,7 |
| Parallel sheet | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Turn | 19,8 | 17,1 | 18 | 17,1 | 16,1 | 17,4 | 19,4 |
| Others | 54,2 | 57,2 | 54,7 | 57,4 | 57,6 | 55,1 | 52,3 |
| RMSD | 0,3491 | 0,374 | 0,138 | 0,2308 | 0,2882 | 0,17 | 0,3789 |
RMSD terminologiyasi bu yerda boshqacha: Manbadagi 1-jadval izohida RMSD BeStSel dasturidagi o‘lchangan CD spektri bilan moslashtirilgan spektr orasidagi spectral deviation sifatida ta’riflanadi. Bu molekulyar dinamika bo‘limida oqsil koordinatalarini taqqoslash uchun ishlatiladigan strukturaviy RMSD bilan bir xil metrika emas.
CD ma’lumotlarining asosiy xabari
Heparinsiz sharoitlarda Tau321–391 ham, Tau326–391 ham asosan tartibsiz holatda qolgan. Tau321–391 ning spiral tarkibi 23 soatda %0,6 va 28 soatda %5 gacha vaqtincha ko‘tarilgan bo‘lsa, Tau326–391 da eng yuqori sezilarli helix qiymati 42 soatda atigi %0,1 bo‘lgan.
Heparin mavjudligida Tau321–391 aniqroq qayta tashkil topishni ko‘rsatgan. 51 va 72 soatda parallel β-sheet mos ravishda %5,5 va %9,4 gacha ko‘tarilgan; helix tarkibi %4,3 va %6,7 ga oshgan. Shu vaqtlarda “others” va turn komponentlari kamaygan.
Tau326–391 + heparin sharoitida parallel β-sheet barcha vaqt nuqtalarida %0 bo‘lib qolgan va helix faqat 72 soatda %0,6 deb qayd etilgan.
Manba bu natijalarni Tau321–391 lag fazada vaqtinchalik spiral va turn-ga boy oraliq tuzilmalardan yanada tartibli β-sheet fibrillarga o‘ta olishi bilan bog‘laydi.
Tadqiqot Usuli va Natijalari
Rekombinant tau variantlarini tayyorlash
dGAE/Tau297–391, Tau306–391, Tau316–391, Tau321–391 va Tau326–391 variantlari E. coli BL21(DE3) hujayralarida pET-17 ekspressiya vektori yordamida ishlab chiqarilgan.
Oqsillar bakteriya lizatidan ion-almashinish xromatografiyasi va o‘lcham bo‘yicha ajratish xromatografiyasi ketma-ketligi bilan, avval e’lon qilingan protokol asosida tozalangan. Tozalangan oqsillar PBS pH 7,4 da, disulfid hosil bo‘lishini kamaytirish maqsadida argon atmosferasi ostida −80 °C da saqlangan.
Oqsil konsentratsiyalari 205 nm absorbansdan DU 640 spektrofotometri yordamida aniqlangan. Tozalik va identiklik SDS-PAGE va mass spectrometry bilan tekshirilgan.
Mass spectrometry tasdiqlash tafsilotlari
- DTT yakuniy konsentratsiyasi: 10 mM
- Iodoacetamide yakuniy konsentratsiyasi: 15 mM
- Trypsin digestion: 37 °C da tun davomida
- UPLC: Acquity UPLC M-Class
- Kolonna: Acquity UPLC HSS T3, 1 × 100 mm, 1,8 μm
- Gradient: %5–40 acetonitrile, %0,1 formic acid, 30 daqiqa
- Oqim: 75 μL/daq
- MS qurilmasi: ZenoTOF 7600 time-of-flight
- Ma’lumot yig‘ish: data-dependent acquisition (DDA)
- Ma’lumotlarni qayta ishlash: Peaks 13
Manba asosiy matnda MS natija tasvirini faqat Tau321–391 uchun Supplementary Fig. S1 da ko‘rsatadi.
ThT agregatsiya tajribasining to‘liq sharoitlari
| Parametr | Manba qiymati |
|---|---|
| Tau konsentratsiyasi | 50 μM |
| ThT konsentratsiyasi | 12,5 μM |
| Namuna hajmi | 50 μL |
| Harorat | 37 °C |
| Orbital shaking | 700 rpm |
| Maksimal inkubatsiya | 6 kun |
| Takror | Uch replika |
| Plastinka | 96-well half-volume Corning 3881 |
| O‘quvchi | ClarioStar, BMG Labtech |
To‘rtta tajriba sharoiti quyidagicha:
- 1× PBS, pH 7,4
- 1× PBS + 50 μM heparin
- 1× PBS + 10 mM DTT
- 1× PBS + 50 μM heparin + 10 mM DTT
Buffer va qo‘shimcha moddalarning o‘z ThT flyuorestsensiyasi oqsil tutuvchi namunalarning signalidan ayrilgan.
Heparin sharoitidagi kinetik natijalar
50 μM heparin dGAE, Tau306–391, Tau316–391 va Tau321–391 da ThT bilan kuzatiladigan fibrillanishni induksiya qilgan. Tau326–391 esa heparinga qaramay fibril hosil qilmagan.
dGAE va Tau306–391 uchun lag faza 30 daqiqadan qisqa. Tau316–391 va Tau321–391 uchun fibril hosil bo‘lishining lag fazasi taxminan bir kungacha uzaygan.
dGAE heparin sharoitida eng yuqori steady-state ThT flyuorestsensiyasini ko‘rsatgan variant bo‘lgan.
DTT sharoitidagi kinetik natijalar
Faqat DTT sharoitida ThT bilan sezilarli fibril hosil bo‘lishi dGAE va Tau306–391 uchun kuzatilgan. dGAE ning lag fazasi taxminan 3 kun, Tau306–391 ning lag fazasi taxminan 4,6 kun.
Tau316–391, Tau321–391 va Tau326–391 faqat DTT bilan ThT-detectable fibrillanish ko‘rsatmagan. Biroq Tau321–391 AFMda siyrak fibrillar ko‘rsata olishi yodda tutilishi kerak.
Heparin + DTT birga ishlatilganda nima bo‘ldi?
Heparin va DTT birga qo‘llanganda Tau326–391 dan tashqari barcha variantlarda sezilarli fibrillanish ko‘rilgan.
Tau306–391, Tau316–391 va Tau321–391 bu sharoitda eng yuqori end-state ThT signallaridan ayrimlarini ko‘rsatgan. dGAE da heparin+DTT va faqat heparin sharoitlari orasidagi yakuniy ThT signallari eksperimental xato doirasida taqqoslanadigan darajada bo‘lgan.
Tau316–391 uchun heparin+DTT kombinatsiyasi faqat heparinga nisbatan tezroq kinetikani ta’minlagan. dGAE va Tau306–391 da esa heparin+DTT kinetikasi faqat heparinga nisbatan biroz sekinroq bo‘lgan.
Kapillyar elektroforez sharoitlari
- Qurilma: Agilent 7100 CE analyzer
- Detektor: UV
- Kapillyar: 56 cm × 75 μm ID bare fused silica
- Inyeksiya: 50 mbar, 10 s
- Qutblanish: musbat
- Kuchlanish: boshida 20 s ichida 0 kV → +20 kV
- Background electrolyte: 1 M acetic acid, pH 2,38
- Deteksiya to‘lqin uzunligi: 210 nm
Kapillyar elektroforez Tau326–391 namunalarida ayrim oligomerlanish belgilarini ko‘rsatgan; biroq manba bu oligomerlarning massasi miqdoriy o‘lchanmaganini ochiq bayon qiladi.
Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar
- dGAE/Tau297–391 o‘rganilgan variantlar orasida eng kuchli umumiy agregatsiya javobini ko‘rsatgan.
- N-terminal qisqarish umuman agregatsiya kinetikasini sekinlashtirgan.
- Tau326–391 hech bir sinov sharoitida fibril hosil qilmagan.
- Tau321–391 o‘rganilgan E391-truncated variantlar orasida fibril hosil qila oladigan eng qisqa konstruksiyadir.
- Tau321–391 sof PBSda AFM orqali ko‘rinadigan fibrillar hosil qila olgan; bu fibrillar ThT-musbat emas.
- 321KCGSL325 ketma-ketligi Tau321–391 va Tau326–391 o‘rtasidagi asosiy ketma-ketlik farqidir.
- Tau321–343 all-atom dimerlanish simulyatsiyasida Tau326–343 ga nisbatan yuqoriroq dimerik populyatsiya ko‘rsatgan.
- Dimerik populyatsiya farqi manbaning natijalar bo‘limida %29,4 ± 4,4 va %14,7 ± 2,1; P = 0,014 deb xabar qilingan.
- Tau321–343 da β-hairpin-ga o‘xshash agregatsiyaga moyil oraliq konformatsiyalar yaqqolroq kuzatilgan.
- Tau321–391 coarse-grained simulyatsiyalarida N-terminal G-motivi atrofida sezilarli α-spiral moyillik kuzatilgan.
- NMR va CD natijalari Tau321–391 dagi lokal spiral va β-tuzilma moyilliklari simulyatsiya topilmalari bilan mos kelishini qo‘llab-quvvatlagan.
- Heparin+DTT ayrim variantlarda faqat tekis fibrillardan farqli, burilgan fibril morfologiyalarining paydo bo‘lishini qo‘llab-quvvatlagan.
- ThT va AFM bir-birini to‘ldiruvchi, ammo har doim to‘g‘ridan-to‘g‘ri korrelyatsiyalanmaydigan ma’lumot bergan.
Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan xulosalar
- 321–325 hududi Alzheimer kasalligining yagona sababi ekani ko‘rsatilmagan.
- 321–325 hududini nishonga olish odamlarda davolashni ta’minlashi ko‘rsatilmagan.
- Odam yoki hayvonlarda davolash tajribasi o‘tkazilmagan.
- Heparin bilan hosil qilingan fibrillar inson miyasidagi Alzheimer tau fibrillari bilan aynan bir xil ekani ko‘rsatilmagan.
- ThT flyuorestsensiyasini bevosita fibril massasi sifatida talqin qilib bo‘lmaydi.
- AFMdagi vakillik maydonlari butun namunadagi jami fibril miqdorining bevosita miqdoriy o‘lchovi emas.
- MD simulyatsiyasida ko‘rilgan hairpin yoki α-helix tuzilmalar inson miyasida albatta aynan shu shaklda hosil bo‘lishi ko‘rsatilmagan.
- Simulyatsiyalar butun tau oligomerlanish yo‘lini yoki yetuk fibrilgacha bo‘lgan barcha molekulyar bosqichlarni modellashtirmagan.
- Tadqiqot 321–325 hududidan tashqaridagi flank ketma-ketliklarning ta’sirini to‘liq istisno qilmaydi.
- DTT ta’sirini faqat bitta disulfid mexanizmiga kamaytirib bo‘lmaydi; manba redoks holati muqobil agregatsiya yo‘llariga ta’sir qilishi mumkinligini muhokama qiladi.
Tadqiqotning asosiy metodologik cheklovlari
Birinchi cheklov ishlatilgan tau fragmentlari to‘liq uzunlikdagi inson tau oqsilining faqat qisqartirilgan modellari ekanidir. Hujayra ichidagi haqiqiy tau fosforillanish va boshqa post-translational modifikatsiyalar, proteoliz, hujayra ionlari, RNA, lipidlar, boshqa oqsillar va molekulyar crowding kabi ko‘plab omillar ta’sirida bo‘ladi.
Ikkinchi cheklov heparin nazorat qilinadigan fibrillanishni ta’minlashda foydali bo‘lsa-da, Alzheimer kasalligida in-vivo agregatsiya muhitini to‘liq taqlid qilmasligidir.
Uchinchi cheklov ThT fibril yukining mutlaq miqdoriy o‘lchovi emasligidir. AFM ham kichik va vakillik sirt maydonlarini tasvirlaydi; butun namunadagi fibril massasini yolg‘iz o‘zi o‘lchamaydi.
To‘rtinchi cheklov all-atom dimerlanish simulyatsiyasidagi replika soni manbada izchil berilmaganidir: Usullar bo‘limi uch × 2 μs, natijalar va 4-rasm esa besh × 2 μs deb ko‘rsatadi.
Beshinchi cheklov simulyatsiyalar erta monomer/dimer hodisalari haqida kuchli strukturaviy tafsilot bersa-da, yuqoriroq oligomerlar va butun fibril o‘sish jarayonini bevosita modellashtirmaganidir. Mualliflar yanada rivojlangan oligomerlanish simulyatsiyalari foydali bo‘lishini ta’kidlaydi.
Bu tadqiqot nima uchun ilmiy jihatdan muhim?
Tadqiqot faqat PHF6 kabi ma’lum amiloid yadro motiviga qaratilmagan. Natijalar amiloidogen motivlar atrofidagi qisqa flank hududlar ham ayni motiv qaysi konformatsiyalarni qabul qilishini va dastlabki intermolekulyar kontaktlar qanday yuz berishini jiddiy o‘zgartira olishini ko‘rsatadi.
Tau321–391 va Tau326–391 o‘rtasidagi besh qoldiqli farq buning kuchli eksperimental modelidir. Ikki variant ko‘plab amiloid hududlarni baham ko‘rsa ham, biri fibrillana oladi, ikkinchisi esa fibrillanmaydi. Bu oqsil agregatsiyasida “agregatsiya motivi bormi?” savoli yolg‘iz o‘zi yetarli emasligini; motiv konteksti va qo‘shni ketma-ketliklar ham muhimligini ko‘rsatadi.
Mualliflar bunday flank hududlar va pre-aggregation konformatsiyalar kelajakda terapevtik nishon sifatida baholanishi mumkinligini taklif qiladi. Bu ibora tadqiqot yo‘nalishi taklifidir; ushbu tadqiqot hech qanday dori, antitana yoki inson davolashining samaradorligini sinamagan.
Manba va Usul Haqida Izoh
Asl sarlavha: Gradual N-terminal truncation of tau dGAE (297–391) reveals the importance of 321–325 sequence for early steps of fibril formation
Mualliflar: Stefana Njemoga; Petra Majerova; Juraj Piestansky; Zuzana Gazova; Pavel Kaderavek; Exequiel E. Barrera; Zuzana Bednarikova; Ondrej Cehlar.
Corresponding authors: Exequiel E. Barrera, Zuzana Bednarikova va Ondrej Cehlar.
Teng hissa: Manbada teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti ko‘rinmaydi.
Muassasalar: 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.
Jurnal: International Journal of Biological Macromolecules.
Nashriyot: Elsevier B.V.
Jild / maqola raqami: 362 / 152066.
DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2026.152066.
Qabul qilingan sana: 19 yanvar 2026.
Qayta ko‘rib chiqilgan versiya sanasi: 10 aprel 2026.
Qabul sanasi: 15 aprel 2026.
Onlayn nashr sanasi: 17 aprel 2026.
Bibliografik jild qaydi: Volume 362, may 2026.
Manba turi: Rekombinant oqsil in-vitro agregatsiya tajribalari va molekulyar dinamika simulyatsiyalarini birlashtiruvchi eksperimental–hisoblash tadqiqot maqolasi.
Taqriz holati: International Journal of Biological Macromolecules jurnalida chop etilgan taqrizdan o‘tgan maqola.
Litsenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Kalit so‘zlar: Tau protein; Amyloidogenic motifs; Amyloid aggregation; MD simulation.
O‘rganilgan variantlar: dGAE/Tau297–391, Tau306–391, Tau316–391, Tau321–391 va Tau326–391.
Asosiy eksperimental usullar: ThT fluorescence assay, atomic force microscopy, circular dichroism spectroscopy, capillary electrophoresis, NMR va mass spectrometry tasdiqlashi.
Asosiy hisoblash usullari: CHARMM36m all-atom MD, SIRAH 2.0 coarse-grained MD, Gromos RMSD clustering, PCA/free-energy landscape, AlphaFold2/ColabFold boshlang‘ich modellari va aminokislota kontakt xaritalari.
Asosiy natija: Tau321–391 o‘rganilgan E391-truncated konstruksiyalar ichida fibril hosil qila oladigan eng qisqa variant; Tau326–391 sinovdan o‘tkazilgan sharoitlarda fibril hosil qila olmagan. Ular orasidagi yagona N-terminal farq 321KCGSL325 ketma-ketligidir.
All-atom asosiy miqdoriy natija: Manbaning natijalar bo‘limida Tau321–343 dimerik populyatsiyasi %29,4 ± 4,4, Tau326–343 populyatsiyasi %14,7 ± 2,1 va P = 0,014 deb berilgan.
Simulyatsiya takrorlar soni bo‘yicha manba ichki izoh: Usullar bo‘limi dimerlanish uchun uch × 2 μs replika deb yozsa, natijalar matni va 4-rasm izohi besh × 2 μs trayektoriya/replika deb ko‘rsatadi. Bu farq manba tomonidan izohlanmagan.
321–325 / 321–326 terminologiya izohi: Tau321–391 va Tau326–391 o‘rtasidagi haqiqiy qo‘shimcha ketma-ketlik 321KCGSL325 dir. Ayrim kontakt tahlili tavsiflarida 321–326 hududi deyiladi; 326-raqamli G ikkala variantning G-motivida mavjud umumiy qoldiqdir.
CD RMSD izohi: Manbadagi 1-jadvalda RMSD BeStSel’da o‘lchangan va moslashtirilgan CD spektrlari orasidagi spectral deviation dir. MD tahlilidagi koordinata-asosli RMSD bilan bir xil o‘lchov emas.
Heparin cheklovi: Manba heparin-induced fibrillanish Alzheimer kasalligi miyasidagi fibril hosil bo‘lishini to‘liq ifodalamasligini va heparin agregatsiya yo‘lini/fibril tuzilishini o‘zgartirishi mumkinligini ochiq ta’kidlaydi.
ThT cheklovi: ThT fluorescence fibril massasining bevosita o‘lchovi emas; morfologiya, polimorf tuzilish, binding-site accessibility va surface charge signalga ta’sir qilishi mumkin.
AFM cheklovi: AFM tasvirlari morfologik xilma-xillikni ko‘rsatish uchun vakillik qiladi va butun namunadagi jami fibril ko‘pligining bevosita miqdoriy o‘lchovi sifatida ishlatilmagan.
Ma’lumotlar mavjudligi: Tadqiqotning hisoblash ma’lumotlari Zenodo’da ikki alohida ma’lumot yozuvi orqali taqdim etilgan: DOI 10.5281/zenodo.17830302 va DOI 10.5281/zenodo.18157196.
NMR ma’lumot yozuvi: Tau321–391 uchun ishlatilgan NMR ma’lumotlari BMRB kirish kodi 53400 ostida ko‘rsatilgan.
Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar “We have nothing to declare” bayonotini bergan.
Moliyalashtirish: Tadqiqot VEGA 02/0141/25, 2/0125/23 va 1/0825/25; APVV-18-0284 va APVV-22-0598; Slovakiya Recovery and Resilience Plan 09I03-03-V04-00623, 09I03-V04-00622 va 09I02-03-V01-00021; Horizon Europe 101087124 ADDIT-CE; Horizon 2020 Marie Skłodowska-Curie 873127 InterTAU; National competence centre for high-performance computing 311070AKF2 va tegishli Yevropa/Regional infratuzilma qo‘llab-quvvatlashlari bilan moliyalashtirilgan. Josef Dadok National NMR Centre o‘lchovlari CIISB/Instruct-CZ infratuzilmasi va tegishli MEYS/ERDF yordamini olgan; COST CA21160 ML4NGP va MVTS COST ML4NGP yordami ham ko‘rsatilgan.
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.
Asosiy talqin chegarasi: Tadqiqot tau agregatsiyasining erta molekulyar determinantlarini nazorat qilinadigan in-vitro va hisoblash modellarida o‘rganadi. U inson miyasidagi barcha tauopatiya mexanizmini, klinik kasallik rivojlanishini yoki biror terapiyaning samaradorligini isbotlamaydi.
Izoh qoldiring
E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan