ИСТИНА

Болезнь Альцгеймера является смертельным нейродегенеративным заболеванием человека и других млекопитающих за исключением крыс и мышей. В основе молекулярного механизма этой патологии лежат структурные изменения бета-амилоидного белка, приводящие к образованию нерастворимых фибриллярных агрегатов. Ранее было показано, что N-концевой участок бета-амилоида является металлсвязывающим доменом, играющим критическую роль на начальных стадиях процесса олигомеризации. Сведения о движущих силах конформационного перехода бета-амилоида из мономерного в олигомерное и далее в агрегированное состояния являются необходимой базой для выявления терапевтических мишеней действия перспективных лекарственных средств. Цель работы состоит в установлении структурно-функциональные характеристик бета-амилоида и его комплексов с ионами металлов с использованием прямых биофизических методов, включая спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и изотермическую калориметрию титрования (ИКТ). В ходе выполнения настоящего проекта был определен минимальный цинк-связывающий домен бета-амилоида. Проведены квантово-механические и молекулярно-динамические расчёты его структуры. Методом ИКТ определены термодинамические характеристики комплексов фрагментов бета-амилоида человека с ионами цинка. На основе полученных экспериментальных данных в домене 1-16 бета-амилоида человека выявлены основные аминокислотные остатки, участвующие в хелатированиии цинка. Известно, что грызуны не страдают болезнью Альцгеймера. Первичная структура бета-амилоида крысы отличается от аналогичной структуры человека всего тремя заменами (все - в металлсвязывающем домене 1-16). Методом ЯМР определена структура в растворе металлсвязывающего домена бета-амилоида крысы, как в свободном состоянии и в комплексе с ионами цинка. Выявлены структурные различия между бета-амилоидом крысы и человека, являющиеся вероятной причиной отсутствия способности пептида крысы к цинк-зависимой олигомеризации. Методами ЯМР и ИКТ исследован бета-амилоид человека, содержащий изомеризованный остаток аспарагиновой кислоты в положении 7. Такая спонтанная изомеризация необратимо приводит к инициализации процесса амилоидогенеза. Определена структура этой изомеризованной формы бета-амилоида человека в растворе. Для получения достоверной структурной информации потребовалось провести модификацию программного кода пакета молекулярной динамики Gromacs и разработать усовершенствованный алгоритм расчета структуры коротких заряженных пептидов в водном окружении. Полученные результаты и разработанные в ходе выполнения проекта методики нацелены на создание научно-технического задела для поиска новых лекарственных препаратов лечения болезни Альцгеймера.