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Comparison of Synthetic Neuronal Model Membrane Mimics in Amyloid Aggregation at Atomic Resolution.
ACS Chemical Neuroscience ( IF 4.1 ) Pub Date : 2020-06-03 , DOI: 10.1021/acschemneuro.0c00166 Swapna Bera 1 , Nilanjan Gayen 2 , Sk Abdul Mohid 1 , Dipita Bhattacharyya 1 , Janarthanan Krishnamoorthy 3 , Dibakar Sarkar 1 , Jihye Choi 4 , Nirakar Sahoo 5 , Atin K Mandal 2 , DongKuk Lee 4 , Anirban Bhunia 1
ACS Chemical Neuroscience ( IF 4.1 ) Pub Date : 2020-06-03 , DOI: 10.1021/acschemneuro.0c00166 Swapna Bera 1 , Nilanjan Gayen 2 , Sk Abdul Mohid 1 , Dipita Bhattacharyya 1 , Janarthanan Krishnamoorthy 3 , Dibakar Sarkar 1 , Jihye Choi 4 , Nirakar Sahoo 5 , Atin K Mandal 2 , DongKuk Lee 4 , Anirban Bhunia 1
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Alzheimer’s disease (AD) is a severe neurodegenerative disorder caused by abnormal accumulation of toxic amyloid plaques of the amyloid-beta (Aβ) or the tau proteins in the brain. The plaque deposition leading to the collapse of the cellular integrity is responsible for a myriad of surface phenomena acting at the neuronal lipid interface. Recent years have witnessed dysfunction of the blood–brain barriers (BBB) associated with AD. Several studies support the idea that BBB acts as a platform for the formation of misfolded Aβ peptide, promoting oligomerization and fibrillation, compromising the overall integrity of the central nervous system. While the amyloid plaque deposition has been known to be responsible for the collapse of the BBB membrane integrity, the causal effect relationship between BBB and Aβ amyloidogenesis remains unclear. In this study, we have used physiologically relevant synthetic model membrane systems to gain atomic insight into the functional aspects of the lipid interface. Here, we have used a minimalist BBB mimic, POPC/POPG/cholesterol/GM1, to compare with the native BBB (total lipid brain extract (TLBE)), to understand the molecular events occurring in the membrane-induced Aβ40 amyloid aggregation. Our study showed that the two membrane models accelerated the Aβ40 aggregation kinetics with differential secondary structural transitions of the peptide. The observed structural transitions are defined by the lipid compositions, which in turn undermines the differences in lipid surface phenomena, leading to peptide induced cellular toxicity in the neuronal membrane.
中文翻译：
原子分辨率下淀粉样蛋白聚集中合成神经元模型膜模拟物的比较。
阿尔茨海默氏病 (AD) 是一种严重的神经退行性疾病，由大脑中淀粉样蛋白 (Aβ) 或 tau 蛋白的毒性淀粉样斑块异常积聚引起。导致细胞完整性崩溃的斑块沉积是作用于神经元脂质界面的无数表面现象的原因。近年来目睹了与 AD 相关的血脑屏障 (BBB) 功能障碍。多项研究支持 BBB 作为错误折叠 Aβ 肽形成平台的观点，促进寡聚化和原纤维化，损害中枢神经系统的整体完整性。虽然已知淀粉样斑块沉积是 BBB 膜完整性崩溃的原因，但 BBB 和 Aβ 淀粉样变之间的因果关系仍不清楚。在这项研究中，我们使用生理学相关的合成模型膜系统来深入了解脂质界面的功能方面。在这里，我们使用极简主义的 BBB 模拟物 POPC/POPG/cholesterol/GM1 与天然 BBB（总脂质脑提取物 (TLBE)）进行比较，以了解膜诱导的 Aβ 中发生的分子事件40淀粉样蛋白聚集。我们的研究表明，这两种膜模型通过肽的不同二级结构转变加速了 Aβ 40聚集动力学。观察到的结构转变由脂质成分定义，这反过来破坏了脂质表面现象的差异，导致神经元膜中肽诱导的细胞毒性。
更新日期：2020-07-01
中文翻译：
原子分辨率下淀粉样蛋白聚集中合成神经元模型膜模拟物的比较。
阿尔茨海默氏病 (AD) 是一种严重的神经退行性疾病，由大脑中淀粉样蛋白 (Aβ) 或 tau 蛋白的毒性淀粉样斑块异常积聚引起。导致细胞完整性崩溃的斑块沉积是作用于神经元脂质界面的无数表面现象的原因。近年来目睹了与 AD 相关的血脑屏障 (BBB) 功能障碍。多项研究支持 BBB 作为错误折叠 Aβ 肽形成平台的观点，促进寡聚化和原纤维化，损害中枢神经系统的整体完整性。虽然已知淀粉样斑块沉积是 BBB 膜完整性崩溃的原因，但 BBB 和 Aβ 淀粉样变之间的因果关系仍不清楚。在这项研究中，我们使用生理学相关的合成模型膜系统来深入了解脂质界面的功能方面。在这里，我们使用极简主义的 BBB 模拟物 POPC/POPG/cholesterol/GM1 与天然 BBB（总脂质脑提取物 (TLBE)）进行比较，以了解膜诱导的 Aβ 中发生的分子事件40淀粉样蛋白聚集。我们的研究表明，这两种膜模型通过肽的不同二级结构转变加速了 Aβ 40聚集动力学。观察到的结构转变由脂质成分定义，这反过来破坏了脂质表面现象的差异，导致神经元膜中肽诱导的细胞毒性。
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