Competition between crystal and fibril formation in molecular mutations of amyloidogenic peptides.
Competition between crystal and fibril formation in molecular mutations of amyloidogenic peptides.
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淀粉样蛋白肽分子突变中晶体和原纤维形成之间的竞争
DOI：
10.1038/s41467-017-01424-4
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发表时间：
2017-11-07
影响因子：
16.6
通讯作者：
Mezzenga R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Reynolds NP;Adamcik J;Berryman JT;Handschin S;Zanjani AAH;Li W;Liu K;Zhang A;Mezzenga R
淀粉样蛋白生成模型肽对于研究疾病相关淀粉样蛋白和蛋白质折叠中的组装机制是非常宝贵的。在聚集过程中，这些肽可以经历分叉，导致原纤维或晶体，然而原纤维到晶体转化的机制尚不清楚。我们在此通过研究在动物、人类和疾病相关蛋白质中发现的一系列同源六肽来导航淀粉样蛋白生成肽的能量景观。我们观察到原纤到晶体的转换发生在单一的聚集体通过解扭的扭曲带状原纤具有鞍状曲率和横截面的纵横比接近统一。改变序列，pH值或浓度的增长转向更大的纵横比物种组装成稳定的螺旋带具有平均曲率。通过比较原子计算的去溶剂化能量协会的肽，我们参数化的动力学模型，提供了一个物理解释的纤维到晶体的相互转换。这些结果揭示了淀粉样蛋白生成肽的自组装，表明淀粉样蛋白晶体，而不是原纤维，代表了蛋白质折叠能量景观的基态。
Amyloidogenic model peptides are invaluable for investigating assembly mechanisms in disease related amyloids and in protein folding. During aggregation, such peptides can undergo bifurcation leading to fibrils or crystals, however the mechanisms of fibril-to-crystal conversion are unclear. We navigate herein the energy landscape of amyloidogenic peptides by studying a homologous series of hexapeptides found in animal, human and disease related proteins. We observe fibril-to-crystal conversion occurring within single aggregates via untwisting of twisted ribbon fibrils possessing saddle-like curvature and cross-sectional aspect ratios approaching unity. Changing sequence, pH or concentration shifts the growth towards larger aspect ratio species assembling into stable helical ribbons possessing mean-curvature. By comparing atomistic calculations of desolvation energies for association of peptides we parameterise a kinetic model, providing a physical explanation of fibril-to-crystal interconversion. These results shed light on the self-assembly of amyloidogenic peptides, suggesting amyloid crystals, not fibrils, represent the ground state of the protein folding energy landscape.
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