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Early Aggregation Kinetics of Alzheimer’s Aβ16–21 in the Presence of Ultrafine Fullerene Particles and Ammonium Nitrate
ACS Chemical Health & Safety ( IF 2.9 ) Pub Date : 2021-07-16 , DOI: 10.1021/acs.chas.1c00023 Samal Kaumbekova 1 , Dhawal Shah 1
ACS Chemical Health & Safety ( IF 2.9 ) Pub Date : 2021-07-16 , DOI: 10.1021/acs.chas.1c00023 Samal Kaumbekova 1 , Dhawal Shah 1
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One of the environmental health and safety concerns is the toxicological impact of ultrafine particles (UFPs) and secondary inorganic ions on human health, particularly on the development of neurodegenerative diseases. According to recent research studies, UFPs can be absorbed to human blood and have a toxicological effect on human organs. Due to their small particle size, UFPs can translocate to the human brain and contribute to the progression of neurodegenerative diseases. In this work, a molecular dynamics study was performed to investigate the impact of carbon-based UFP, mimicked by fullerene C60 molecule, on the aggregation of amyloid β (Aβ) peptides, which is related to the progression of Alzheimer’s disease. Moreover, the synergistic effect of the UFP and environmental pollutants was analyzed at various concentrations of the ions found in the environmental realm. In particular, the effect of C60 on the aggregation kinetics of eight Aβ16–21 peptides, the segment of Aβ peptide, was studied in the presence of NH4NO3 by varying the salt concentrations from 50 to 150 mM. Overall, the results showed the formation of large amounts of β-sheets in the systems with a slow initial rate of the aggregation of Aβ16–21 peptide octamer. In the absence of the UFP, the slowest initial rate of the aggregation of Aβ16–21 peptide octamer was observed at 50 mM salt concentration, while, in the presence of C60, the slowest aggregation kinetics of Aβ16–21 peptides was observed at 150 mM salt concentration. Moreover, in general, the presence of carbon-based UFP reduced the interpeptide interactions and decreased the initial rate of the aggregation of peptides due to the binding of peptides to C60.
中文翻译：
在超细富勒烯颗粒和硝酸铵存在下阿尔茨海默病 Aβ16-21 的早期聚集动力学
环境健康和安全问题之一是超细颗粒 (UFP) 和二次无机离子对人类健康的毒理学影响，特别是对神经退行性疾病的发展。根据最近的研究，UFP 可以被人体血液吸收，并对人体器官产生毒理学作用。由于其粒径小，UFP 可以转移到人脑并促进神经退行性疾病的进展。在这项工作中，进行了一项分子动力学研究，以研究由富勒烯 C 60模拟的碳基 UFP 的影响分子，关于淀粉样蛋白 β (Aβ) 肽的聚集，这与阿尔茨海默病的进展有关。此外，在环境领域中发现的各种离子浓度下，分析了 UFP 和环境污染物的协同效应。特别是，在NH 4 NO 3存在下，通过将盐浓度从 50 到 150 mM 变化，研究了 C 60对八种 Aβ 16-21肽（Aβ 肽段）的聚集动力学的影响。总体而言，结果表明在系统中形成了大量的 β-折叠，Aβ 16-21肽八聚体的初始聚集速率较慢。在不存在 UFP 的情况下，Aβ 聚集的初始速率最慢在 50 mM 盐浓度下观察到16-21肽八聚体，而在 C 60存在下，在 150 mM 盐浓度下观察到Aβ 16-21肽的最慢聚集动力学。此外，一般而言，碳基 UFP 的存在减少了肽间相互作用并降低了肽聚集的初始速率，因为肽与 C 60结合。
更新日期：2021-07-16
中文翻译：
在超细富勒烯颗粒和硝酸铵存在下阿尔茨海默病 Aβ16-21 的早期聚集动力学
环境健康和安全问题之一是超细颗粒 (UFP) 和二次无机离子对人类健康的毒理学影响，特别是对神经退行性疾病的发展。根据最近的研究，UFP 可以被人体血液吸收，并对人体器官产生毒理学作用。由于其粒径小，UFP 可以转移到人脑并促进神经退行性疾病的进展。在这项工作中，进行了一项分子动力学研究，以研究由富勒烯 C 60模拟的碳基 UFP 的影响分子，关于淀粉样蛋白 β (Aβ) 肽的聚集，这与阿尔茨海默病的进展有关。此外，在环境领域中发现的各种离子浓度下，分析了 UFP 和环境污染物的协同效应。特别是，在NH 4 NO 3存在下，通过将盐浓度从 50 到 150 mM 变化，研究了 C 60对八种 Aβ 16-21肽（Aβ 肽段）的聚集动力学的影响。总体而言，结果表明在系统中形成了大量的 β-折叠，Aβ 16-21肽八聚体的初始聚集速率较慢。在不存在 UFP 的情况下，Aβ 聚集的初始速率最慢在 50 mM 盐浓度下观察到16-21肽八聚体，而在 C 60存在下，在 150 mM 盐浓度下观察到Aβ 16-21肽的最慢聚集动力学。此外，一般而言，碳基 UFP 的存在减少了肽间相互作用并降低了肽聚集的初始速率，因为肽与 C 60结合。
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