Zn(II) ions substantially perturb Cu(II) ion coordination in amyloid-β at physiological pH.
Zn(II) ions substantially perturb Cu(II) ion coordination in amyloid-β at physiological pH.
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Zn(II) 离子显着干扰生理 pH 值下淀粉样蛋白-β 中的 Cu(II) 离子配位。
DOI：
10.1021/jp406067n
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Saxena,Sunil
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Silva,KIshara;Saxena,Sunil
Cu（II）和Zn（II）离子与淀粉样蛋白-β（Aβ）的相互作用在阿尔茨海默病的病因学中起着重要作用。我们描述了使用电子自旋共振（ESR）来测量生理pH下β淀粉样蛋白中Cu（II）和Zn（II）之间的金属结合竞争。连续波ESR测量显示，在生理pH下，Cu（II）对Aβ（1-16）的亲和力显著高于Zn（II）。重要的是，在Aβ中的两种已知Cu（II）配位模式（组分I和组分II）中，Zn（II）仅从组分I中置换Cu（II）。我们的研究结果表明，在过量的Zn（II）组分II成为最主要的协调模式。这一观察结果很重要，因为脑中的Aβ聚集体含有高Zn（II）离子浓度。为了确定金属离子竞争的细节，对系统性15 N标记的Aβ变体进行了电子自旋回波包络调制实验。在Zn（II）的存在下，大多数肽使用His 14作为赤道配体来结合Cu（II）离子。有趣的是，锌（II）离子完全取代铜（II）离子，同时协调到他的6和他的13。此外，在Zn（II）的存在下，同时与His 13和His 14配位的Cu（II）离子的比例增加。根据我们的研究结果，我们认为His 13在调节Aβ聚集体的形态中起着关键作用。
The interaction of Cu(II) and Zn(II) ions with amyloid-β (Aβ) plays an important role in the etiology of Alzheimer’s disease. We describe the use of electron spin resonance (ESR) to measure metal-binding competition between Cu(II) and Zn(II) in amyloid-β at physiological pH. Continuous wave ESR measurements show that the affinity of Cu(II) toward Aβ(1–16) is significantly higher than that of Zn(II) at physiological pH. Importantly, of the two known Cu(II) coordination modes in Aβ, component I and component II, Zn(II) displaces Cu(II) only from component I. Our results indicate that at excess amounts of Zn(II) component II becomes the most dominant coordination mode. This observation is important as Aβ aggregates in the brain contain a high Zn(II) ion concentration. In order to determine details of the metal ion competition, electron spin echo envelope modulation experiments were carried out on Aβ variants that were systematically15N labeled. In the presence of Zn(II), most peptides use His 14 as an equatorial ligand to bind Cu(II) ions. Interestingly, Zn(II) ions completely substitute Cu(II) ions that are simultaneously coordinated to His 6 and His 13. Furthermore, in the presence of Zn(II), the proportion of Cu(II) ions that are simultaneously coordinated to His 13 and His 14 is increased. On the basis of our results we suggest that His 13 plays a critical role in modulating the morphology of Aβ aggregates.
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