An N-terminal hepta-peptide sequence of yeast prion protein Sup35 with the sequence GNNQQNY serves as an ideal model for structural understanding of amyloid assembly and kinetics. In this study, we used a reproducible solubilisation protocol that allows the generation of homogenous monomeric solution of GNNQQNY to understand the molecular details of its self-assembly mechanism. The aggregation kinetics data show that the GNNQQNY sequences follow nucleation-dependent aggregation kinetics with a critical nucleus of size ~7 monomers and that the size and efficiency of nucleation was found to be inversely related to the reaction temperature. The generated nucleus reduces the thermodynamic energy barrier by acting as a template for further self-assembly and results in highly ordered amyloid fibrils. The fibers grown at different temperatures showed similar Thioflavin T positivity, Congo red binding and β-sheet rich structures displaying a characteristic cross-β diffraction pattern. These aggregates also share morphological and structural identity with those reported earlier. The mature GNNQQNY fibers exerted no significant oxidative stress or cytotoxicity upon incubating with differentiated SHSY5Y cells. To our knowledge, this is the first study to experimentally validate previous predictions based on theoretical and molecular dynamics simulations. These findings will provide the basis for understanding the kinetics and thermodynamics of amyloid nucleation and elongation of amyloidogenic systems associated with many systemic and neurodegenerative diseases.

中文翻译：

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酵母Sup35片段GNNQQNY的成核依赖性聚集动力学

酵母病毒蛋白Sup35的N端七肽序列（具有序列GNNQQNY）可作为理想结构模型，以了解淀粉样蛋白的组装和动力学。在这项研究中，我们使用了可再现的增溶方案，该方案允许生成GNNQQNY的均相单体溶液，以了解其自组装机制的分子细节。聚集动力学数据表明，GNNQQNY序列遵循具有约7个单体大小的关键核的成核依赖性聚集动力学，并且发现成核的大小和效率与反应温度成反比。生成的核通过充当进一步自组装的模板而降低了热力学能垒，并导致高度有序的淀粉样蛋白原纤维。在不同温度下生长的纤维显示出相似的硫黄素T阳性，刚果红结合和富β-折叠结构，表现出典型的交叉-β衍射图。这些聚集体还与先前报道的那些具有相同的形态和结构特征。与分化的SHSY5Y细胞孵育后，成熟的GNNQQNY纤维未表现出明显的氧化应激或细胞毒性。据我们所知，这是第一项基于理论和分子动力学模拟实验验证先前预测的研究。这些发现将为理解与许多系统性和神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白成核动力学和热力学提供基础。刚果红结合和富含β-折叠的结构显示出特征性的交叉-β衍射图。这些聚集体还与先前报道的那些具有相同的形态和结构特征。与分化的SHSY5Y细胞孵育后，成熟的GNNQQNY纤维未表现出明显的氧化应激或细胞毒性。据我们所知，这是第一项基于理论和分子动力学模拟实验验证先前预测的研究。这些发现将为理解与许多系统性和神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白成核动力学和热力学提供基础。刚果红结合和富含β-折叠的结构显示出特征性的交叉-β衍射图。这些聚集体还与先前报道的那些具有相同的形态和结构特征。与分化的SHSY5Y细胞孵育后，成熟的GNNQQNY纤维未表现出明显的氧化应激或细胞毒性。据我们所知，这是第一项基于理论和分子动力学模拟实验验证先前预测的研究。这些发现将为理解与许多系统性和神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白成核动力学和热力学提供基础。与分化的SHSY5Y细胞孵育后，成熟的GNNQQNY纤维未表现出明显的氧化应激或细胞毒性。据我们所知，这是第一项基于理论和分子动力学模拟实验验证先前预测的研究。这些发现将为理解与许多系统性和神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白成核动力学和热力学提供基础。与分化的SHSY5Y细胞孵育后，成熟的GNNQQNY纤维未表现出明显的氧化应激或细胞毒性。据我们所知，这是第一项基于理论和分子动力学模拟实验验证先前预测的研究。这些发现将为理解与许多系统性和神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白成核动力学和热力学提供基础。