English
!

Доклады

Влияние амилоид бета пептида на свойства липидной системы с холестерином и мелатонином

Душанов Э.Б.1, Кондела Т.2, Ермакова Е.В., Кучерка Н.3, Холмуродов Х.Т.1

Объединённый институт ядерных исследований, Дубна, Россия, dushanov@jinr.ru

1Государственный университет «Дубна», Дубна, Россия

2Университет П.Й. Шафарика, Кошица, Словакия

3Университет имени Я.А. Коменского, Братислава, Словакия

Взаимодействие липидной мембраны с амилоидным пептидом и/или молекулами холестерина и мелатонина связано с природой и механизмами возникновения болезни Альцгеймера [1, 2]. В настоящей работе нами на основе методов нейтронографии (МУРН, малоуглового рассеяния нейтронов, МУДН, малоугловой диффракции нейтронов), а также, методов компьютерного молекулярно-динамического (МД) моделирования, исследованы эффекты взаимодействия на структуру липидной мембраны, на основе модельного бислоя, состоящего из липидных молекул 1,2-диолеоил-sn-глицеро-3-фосфохолина (ДОФХ). Моделирование выявило изменение толщины липидного бислоя при введении дополнительных компонентов. Если присутствие холестерина приводит к увеличению толщины мембраны, то в случае мелатонина наблюдается противоположный эффект. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами эксперимента по нейтронной рефлектометрии, проведенные на однослойных мембранах. Анализ данных МД предоставил дополнительную информацию о механизме того, как холестерин и мелатонин вызывают изменения толщины мембран, которые наблюдались экспериментально. Стало очевидно, что две молекулы предпочитают накапливаться в разных частях мембраны. Предположительно, они по-разному влияют на конформацию гидрофобных частей липидов, что, в свою очередь, по-разному влияет на структуру всей мембраны.

Влияние Ab-пептида наблюдается в увеличении площади и уменьшении толщины липидного бислоя. Расчёты потенциала средней силы показали локализацию амилоидного пептида между полярным и неполярным доменами липида. Расчёты функции радиального распределения показали образования сильных связей между атомами фосфатной группы липида и атомами N-конца и атомами радикалов пептида, тем самим, подтвердив результаты расчётов потенциала средней силы. Наиболее устойчивыми являются связи Gly25[N]:DOPC[O14], Gly25[N]:DOPC[O13], Asn27[ND]:DOPC[O11], Lys28[NZ]:DOPC[O14], Lys28[NZ]:DOPC[O13], Lys28[NZ]:DOPC [P]. Эти результаты согласуются с гипотезой о токсическом действии пептида, изложенной в работе [3]. Кроме этого, наблюдается тенденция к денатурации пептидных молекул, что подтверждает взаимодействие пептида с фосфатной группой.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 19-72-20186.

1. W. Stillwell, Membrane-Associated Processes // W. Stillwell (Ed.), An Introd. to Biol. Membr. Second Ed., Elsevier, 2016, pp. 499–519.

2. J. McLaurin, A. Chakrabartty, Characterization of the Interactions of Alzheimer β-Amyloid Peptides with Phospholipid Membranes // Eur. J. Biochem. 245, 1997, pp 355–363.

3. Д.Р. Бадреева и др. Нейтроны и молекулярное моделирование: по следам разрушения нейронных мембран пептидом бета-амилоидом // Новости ОИЯИ 2021 (в печати).

Материалы доклада

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533