Những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc và chức năng về đa hình -Synuclein Fibril Phần 3

4.3. -Syn Các chủng trong các mẫu bệnh lý thần kinh ở người

Sự khác biệt về cấu trúc và chức năng quan sát thấy ở các chủng tái tổ hợp có thể được xác nhận bằng cách xác định và mô tả đặc điểm của các sợi cơ trực tiếp từ các mẫu bệnh nhân mắc bệnh synucleinopathy.

Các chủng tái tổ hợp đề cập đến các loài vi sinh vật đã được tái tổ hợp ở cấp độ di truyền. Tiến bộ to lớn đã đạt được trong lĩnh vực này, mang lại cho chúng tôi nhiều cơ hội. Đồng thời, các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu tác động của các chủng tái tổ hợp đến con người và môi trường. Kết quả nghiên cứu trong những năm gần đây cho thấy các chủng tái tổ hợp có tác động tích cực đến trí nhớ của con người.

Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các chủng tái tổ hợp có thể ảnh hưởng đến khả năng nhận thức và trí nhớ của con người bằng cách cải thiện hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật trong ruột và tăng cường hệ thực vật có lợi trong ruột. Cơ chế giao tiếp này của trục ruột-não được gọi là "tương tác ruột-não".

Cụ thể, chủng tái tổ hợp có thể thúc đẩy quá trình sửa chữa hàng rào máu-não bằng cách tăng cường hệ vi khuẩn có lợi trong ruột, từ đó thúc đẩy hoạt động bình thường của não. Ngoài ra, chủng tái tổ hợp này có thể làm tăng sự giải phóng dopamine và peptide thần kinh, những chất rất quan trọng đối với trí nhớ và khả năng học tập dài hạn.

Vì vậy, các nhà khoa học khuyên mọi người nên ăn nhiều thực phẩm giàu men vi sinh và prebiotic như sữa chua, cà phê và thực phẩm ngũ cốc nguyên hạt. Ngoài ra, người ta cũng có thể bổ sung men vi sinh trong ruột bằng cách tiêu thụ một số chủng tái tổ hợp đặc hiệu, từ đó phát huy hơn nữa tác dụng tương tác giữa ruột và não.

Tóm lại, có một mối quan hệ tích cực giữa các chủng tái tổ hợp và trí nhớ. Mọi người nên thực hiện một số biện pháp hiệu quả để thúc đẩy sự giao tiếp giữa ruột và não, từ đó cải thiện trí nhớ và khả năng nhận thức. Có thể thấy rằng chúng ta cần cải thiện trí nhớ và Cistanche Deserticola có thể cải thiện đáng kể trí nhớ, bởi vì Cistanche Deserticola cũng có thể điều chỉnh sự cân bằng của các chất dẫn truyền thần kinh, chẳng hạn như tăng mức độ acetylcholine và các yếu tố tăng trưởng. Những chất này rất quan trọng cho trí nhớ và học tập. Ngoài ra, Cistanche Deserticola cũng có thể cải thiện lưu lượng máu và thúc đẩy quá trình cung cấp oxy, điều này có thể đảm bảo não nhận đủ chất dinh dưỡng và năng lượng, từ đó cải thiện sức sống và sức bền của não.

Bấm biết bổ sung để cải thiện trí nhớ

Bằng chứng đầu tiên về chủng có nguồn gốc từ não đến từ một nghiên cứu chuyên sâu của Prusineret al. [270], đã chứng minh rằng chiết xuất não từ MSA có thể truyền sang chuột và tế bào biến đổi gen, dẫn đến bệnh lý -Syn phong phú [270]. Ngược lại, điều này không được quan sát thấy khi sử dụng chiết xuất não từ PD, cho thấy chủng có nguồn gốc từ PD có thể khác với MSA [270].

Sau đó, câu hỏi đặt ra là điều gì có thể khiến -Syn áp dụng một cấu hình khác trong MSA hoặc PD? Trong ống nghiệm, các điều kiện dung dịch khác nhau (như sự hiện diện hoặc thiếu muối) làm phát sinh các sợi nhỏ có đặc tính cấu trúc và chức năng khác nhau [29]. Tương tự, -Syn cũng tiếp xúc với một số môi trường vi mô trong cơ thể, ảnh hưởng đến sự kết tụ của nó [271].

Các tế bào thần kinh dopaminergic trong PD và các tế bào ít nhánh bị ảnh hưởng trongMSA thuộc các dòng tế bào khác nhau và có môi trường tế bào riêng biệt. Lee và đồng nghiệp đã chứng minh rằng môi trường nội bào riêng biệt của hai dòng tế bào ảnh hưởng đến sự hình thành MSA và PD [34]. -Syn fibrils có nguồn gốc từ GCI trong oligodendrocytes(GCI- -Syn) và LB trong tế bào thần kinh (LB- -Syn) của não bị bệnh khác nhau đáng kể và biểu hiện khả năng gieo mầm khác biệt [34].

Chủng GCI- -Syn có hiệu quả cao trong việc gieo hạt -Synaggregation so với LB- -Syn, từ đó góp phần tạo nên tính hung hãn của MSA [34]. -Syn tổng hợp cũng đã được phát hiện trong các chất lỏng sinh học như dịch não tủy (CSF) và huyết tương của bệnh nhân PD [272,273]. - Sự tổng hợp Syn bắt đầu nhiều năm trước khi xuất hiện các triệu chứng bệnh thực tế và do đó, việc phát hiện các tập hợp này ở giai đoạn đầu có thể cho phép xác định và mô tả đặc tính của một chủng cụ thể trong các chất lỏng này.

Trong bối cảnh này, việc khuếch đại các tập hợp -Syn từ chiết xuất não của bệnh nhân PD và MSA bằng cách sử dụng kỹ thuật khuếch đại chu kỳ gấp sai protein (PMCA) đã được phát triển gần đây. Kỹ thuật này liên quan đến việc khuếch đại các protein gấp sai trong ống nghiệm, giống như khuếch đại DNA bằng PCR [274]. Nó bao gồm các chu kỳ ủ và siêu âm xen kẽ nhau, dẫn đến sự sao chép amyloid.

Đầu tiên, một lượng nhỏ amyloid được ủ với lượng protein tự nhiên dư thừa để tạo ra sự tăng trưởng polyme. Sau đó, hỗn hợp mẫu được siêu âm, quá trình này sẽ phá vỡ các sợi nhỏ, tạo thành một số hạt nhân.

Mỗi hạt nhân mới được hình thành sau đó sẽ hoạt động như một hạt giống trong chu kỳ tiếp theo và tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của các sợi nhỏ. Bằng cách này, sau mỗi chu kỳ, số lượng hạt sẽ tăng theo cấp số nhân và sẽ cho phép phát hiện số lượng nhỏ các cốt liệu không được gấp nếp có mặt lúc ban đầu [274]. Soto và đồng nghiệp đã sử dụng PMCA để khuếch đại tập hợp -Syn từ CSF của bệnh nhân được chẩn đoán mắc PD và MSA [52].

Họ phát hiện ra rằng các sợi fibril có nguồn gốc từ PD và MSA thể hiện các đặc tính sinh lý và sinh hóa khác nhau và tương ứng với các chủng Syn có hình dạng riêng biệt [52]. Các tập hợp thậm chí -Syn được khuếch đại từ các chất đồng nhất trong não PD và MSA đã được chứng minh là gây ra độc tính và thoái hóa thần kinh khác nhau ở các tế bào thần kinh dopaminergic ở người, phản ánh mức độ nghiêm trọng của bệnh khác nhau được quan sát thấy ở bệnh nhân PD và MSA do các chủng -Syn khác nhau [275].

Những phát hiện này gợi ý một cách thuyết phục rằng bệnh synucleinopathies có thể được phân biệt dựa trên loại chủng -Syn có trong não. Tuy nhiên, sự phức tạp trong việc phát hiện các tập hợp phát sinh khi quan sát thấy sự không đồng nhất giữa bệnh nhân với bệnh nhân trong cùng một bệnh. Tính không đồng nhất này trong các tập hợp -Syn được khuếch đại từ chiết xuất não của bệnh nhân PD lớn hơn so với chiết xuất từ ​​não MSA [276].

Strohaker và cộng sự. báo cáo rằng các sợi nhỏ có nguồn gốc từ PD và MSA không thể hiện các đặc tính cấu trúc khác biệt rõ rệt [276], trái ngược với những phát hiện được báo cáo bởi Soto và đồng nghiệp [52].

Lý do có thể dẫn đến các quan sát trái ngược nhau có thể là sự khác biệt trong các giao thức PMCA được hai nhóm sử dụng [277]. Ngoài ra, Strohaker et al. đã sử dụng cỡ mẫu nhỏ hơn nhiều so với nhóm của Soto [52,276]. Các yếu tố khác, như nền tảng di truyền của bệnh nhân, độ tuổi của bệnh nhân được chọn, lượng tập hợp -Syn ở các bệnh nhân khác nhau, sự hiện diện của các thành phần khác trong dịch chiết và vùng não nơi thực hiện chiết xuất, cũng có thể là nguyên nhân. chịu trách nhiệm về những khác biệt này [276].

Những mâu thuẫn tương tự cũng tồn tại trong lĩnh vực bệnh lý AD. Những phát hiện gần đây về các mẫu tau có nguồn gốc từ não đã gợi ý rằng sự không đồng nhất giữa các bệnh nhân về cấu trúc fibril của tau tồn tại trong cùng một căn bệnh, AD [278]. Tuy nhiên, Goedert và các đồng nghiệp đã quan sát thấy cùng một loại cấu trúc oftau trong tất cả các trường hợp AD được phân tích cho đến nay, gợi ý rằng các sợi tau từ một bệnh đơn lẻ (như bệnh AD hoặc bệnh Pick) có một nếp gấp cấu trúc chung [218,219].

Mặc dù lý do và yếu tố thúc đẩy tính đặc hiệu về cấu trúc này trong các bệnh tau vẫn chưa rõ ràng, nhưng nó có thể là do nhiều dạng đồng phân của tau, PTM, tương tác với các phân tử protein khác, các đồng yếu tố, v.v.

Gần đây, Scheres và Godert đã trình bày một phân loại thứ bậc của taufibril từ các bệnh tauopath khác nhau dựa trên các nếp gấp của các sợi của chúng [279]. Việc phân loại tương tự có tồn tại đối với các fibrils -Syn được phân lập từ các mẫu bệnh lý synuclein hay không vẫn còn được xác định. Gần đây, Schweighauser và cộng sự đã thực hiện một nỗ lực lớn nhằm giải quyết cấu trúc của -Syn có nguồn gốc từ não người bằng cách sử dụng Cryo-EM [280].

Nhóm nhận thấy rằng các sợi -Syn từ não của bệnh nhân DLB không xoắn và mỏng hơn những sợi có nguồn gốc từ não của bệnh nhân MSA [280], phù hợp với những phát hiện trước đó [3]. Việc thiếu các vòng xoắn trong các sợi có nguồn gốc từ DLB đã ngăn cản việc xác định cấu trúc 3D bằng cryo-EM và sự khác biệt về các sợi -Syn có nguồn gốc từ bệnh nhân MSA và DLB được rút ra dựa trên mức trung bình của lớp hai chiều [280].

Mặc dù chúng tôi cần nhiều cấu trúc có độ phân giải cao hơn bắt nguồn từ các bệnh nhân mắc bệnh synucleinopathy để đưa ra kết luận chắc chắn, nhưng các báo cáo hiện tại chắc chắn củng cố các tuyên bố về sự tồn tại của các loại fibril khác biệt của -Syn.

Hơn nữa, cấu trúc của các sợi -Syn từ các trường hợp PD vẫn chưa có sẵn, nhưng việc giải quyết chúng trong tương lai có thể giúp hiểu rõ cơ chế gây bệnh và tạo ra các phương pháp điều trị chống lại bệnh synucleinopathies.

5. Các mô hình cấu trúc có độ phân giải cao của các chủng -Syn Fibril hiện có

Cho đến nay, nhiều kỹ thuật lý sinh khác nhau đã được sử dụng, như ssNMR, nhiễu xạ vi điện tử, EPR, lưỡng sắc tròn (CD), NMR trao đổi hydro/deuterium (HDXNMR) và cryo-EM, để xác định cấu trúc của fibrils -Syn ở các độ phân giải khác nhau.

Những kỹ thuật này đã đặt nền tảng cho tính đa hình ở cấp độ phân tử trong các sợi cơ. Cấu trúc tấm của lõi fibril sử dụng ssNMR cho thấy hai sợi nhỏ, dạng A và dạng B, bằng cách gán tuần tự 48 gốc của lõi [56].

Nghiên cứu đã làm sáng tỏ sự hiện diện của hai dạng đa hình fibril có thể được hình thành do các cơ chế rung khác nhau [56]. Tương tự như vậy, hai cấu trúc sợi tương phản, 'ruy băng' và 'sợi sợi', được tạo ra trong ống nghiệm cho thấy sự khác biệt về chiều dài, sự phân bố và số lượng phần tử tấm trong cấu trúc sợi của chúng được phân tích bởi ssNMR [29].

Tuy nhiên, bất chấp nhiều nỗ lực, các dạng đa hình fibril -Syn khác nhau như thế nào trong cấu trúc nguyên tử vẫn chưa được biết rõ. Cuộc cách mạng về đa hình cấu trúc diễn ra sau khi cấu trúc của fibril -Syn được giải quyết bằng cách sử dụng cryo-EM ở độ phân giải cấp nguyên tử. Stahlberg và nhóm đã tiết lộ rằng các fibrils -Syn (dư lượng 1–121) bao gồm hai protofilam giống hệt nhau [61].

Các tấm từ mỗi sợi tiền tương tác và ổn định cấu trúc thông qua hình dạng dây kéo kỵ nước [61]. Đáng chú ý, các gốc 50–57 nằm ở bề mặt tiếp xúc của sợi tiền sợi cũng là vị trí của các đột biến PD gia đình (A53T/V/E), H50Q và G51D [61]. Về vấn đề này, người ta dự đoán rằng những đột biến này có thể thay đổi cấu trúc sợi cơ, dẫn đến các loại sợi cơ khác nhau.

Các nghiên cứu cryo-EM tiếp theo về cấu trúc của -Syn có chiều dài đầy đủ đã cho thấy sự khác biệt về độ chụm và xoắn ốc [281] so với cấu trúc sợi -Syn bị cắt cụt ở đầu C (dư lượng 1–121) [61]. Người ta tin rằng những khác biệt trong cấu trúc của các sợi cơ có chiều dài đầy đủ (1–140) và sợi bị cắt ngắn ở đầu C có thể là do tính đa hình của sợi.

Bằng chứng trực tiếp về những lý thuyết này có được nhờ các nghiên cứu chuyên đề gần đây sử dụng cryo-EM để mô tả các mô hình đa hình -Syn fibril. Li và cộng sự. đã xác định được hai dạng đa hình fibril, 'que' và 'twister', với cấu trúc hạt nhân protofil chung nhưng các giao diện giữa các protofil khác nhau [57]. Các dạng đa hình xoắn hiển thị một mô típ nguyên mẫu uốn cong có trật tự trong khi các dạng đa hình hình que tuyển dụng một số gốc bổ sung để tạo thành mô típ 'chìa khóa Hy Lạp', như đã được báo cáo bởi các nhóm khác [55,61,281].

Sự tồn tại của các dạng đa hình ở dạng que và dạng xoắn cho thấy sự khác biệt trong cách sắp xếp của cùng một cấu trúc hạt nhân có thể dẫn đến tính đa hình. Những quan sát tương tự cũng đã được thực hiện đối với các protein amyloid khác, như -amyloid và tau, trong đó các tiền sợi có cùng cấu trúc nhân nhưng cách sắp xếp đóng gói khác nhau dẫn đến cấu trúc đa hình [40,282].

Hơn nữa, hai dạng đa hình mới của fibrils -Syn được tạo ra trong ống nghiệm, được đặt tên lần lượt là đa hình 2a và 2b, khác với các dạng đa hình được báo cáo trước đây 1a và 1b [57,61,281]. Trong đa hình 1a [61], sự tương tác giữa các gốc tại Giao diện protofil được trung gian bởi sự hình thành dạng hình học dây kéo không gian kỵ nước, trong khi ở dạng đa hình 2a và 2b, chúng được trung gian bởi các cầu muối [41,61].

Việc kiểm tra kỹ hơn những khác biệt về cấu trúc giữa các dạng đa hình 1a/1b và các dạng đa hình mới 2a/2b cho thấy những khác biệt hơn nữa trong cách sắp xếp các họa tiết -arch, làm thay đổi giao diện của các tiền sợi giữa các dạng đa hình 1 và 2 [41].

Những nghiên cứu này củng cố giả thuyết rằng cùng một tiền chất protein -Syn có thể tập hợp thành nhiều fibril polymorphsin vitro, chúng hoàn toàn khác nhau về độ phân giải nguyên tử. Goedert và các đồng nghiệp của ông gần đây đã nghiên cứu cấu trúc cryo-EM của các sợi tau có nguồn gốc từ bệnh Alzheimer và bệnh Pick's não của bệnh nhân [40,218,219].

Họ tìm thấy các nếp gấp khác nhau của các sợi tau trong cả hai bệnh, cho thấy các dạng tau khác nhau tồn tại trong các bệnh tau khác nhau. Nhóm tương tự đã báo cáo hai loại sợi -Syn, loại I và loại II, từ não của những người mắc chứng MSA [280]. Họ phát hiện ra rằng mỗi sợi được tạo thành từ hai sợi nguyên sinh không giống hệt nhau.

Khoang được hình thành do sự đóng gói chặt chẽ của các tiền sợi bao bọc các phân tử bổ sung vẫn chưa được xác định [280]. Tính trung bình của lớp 2D cũng tiết lộ các sợi cơ khác nhau từ bệnh nhân MSA và DLB, cho thấy sự tồn tại của các chất tuân thủ riêng biệt liên quan đến bệnh lý synuclein.

Hơn nữa, sẽ rất thú vị nếu hỏi liệu các sợi cơ có nguồn gốc từ bệnh nhân có biểu hiện bất kỳ mức độ tương đồng nào với các sợi cơ được tạo ra trong ống nghiệm hay không. Đặc tính cấp độ phân tử và so sánh các mẫu fibril có nguồn gốc từ não với các fibril được tạo ra trong ống nghiệm cho thấy hai mẫu này có cấu trúc khác nhau [276,280]. Sự khác biệt chính giữa sợi tổng hợp và sợi có nguồn gốc từ MSA là kích thước và cách đóng gói của các tiền sợi trong sợi MSA [280].

Hơn nữa, các nhà nghiên cứu sử dụng các điều kiện khắc nghiệt để tạo ra và cô lập các sợi tổng hợp như khuấy trộn, nồng độ muối, v.v., những điều này ảnh hưởng đến việc sắp xếp và sắp xếp các sợi [10,283–285]. Kết quả là, việc so sánh kết quả in vitro với các kịch bản in vivo trở nên khó khăn.

Mặt khác, người ta chỉ có thể nhận được các sợi cơ được hình thành trước từ các mẫu được chiết xuất từ ​​bệnh nhưng có thể không hiểu chúng có nguồn gốc như thế nào và yếu tố nào chi phối sự hình thành các sợi cơ khác nhau trong các mẫu não khác nhau. Việc phân lập các loài hoặc chất trung gian có độc tính thoáng qua từ các mẫu não để hiểu được cơ chế bệnh sinh là một thách thức.

Do đó, chúng ta cần dựa vào các mẫu in vitro để mô tả các cơ chế hình thành sợi, con đường và phân tích động học. Tương tự, chúng tôi phải thử nghiệm những sợi cơ tương tự bằng cách sử dụng các sợi cơ có nguồn gốc từ não để phát triển nền tảng kiến ​​thức sâu rộng hơn. Nhìn chung, cấu trúc có độ phân giải cao của đa hình -Syn có thể hỗ trợ các nhà nghiên cứu tìm kiếm các mục tiêu điều trị tiềm năng.

Tuy nhiên, cần phải điều tra kỹ lưỡng để hiểu tác động của tình trạng tế bào, đột biến, PTM, sự hiện diện của các yếu tố đồng thời, v.v., đối với cấu trúc fibril -Syn và mối liên hệ của các dạng đa hình fibril khác nhau với biến đổi lâm sàng quan sát được trong PD.

6. Đột biến gia đình của dạng -Syn Cấu hình Fibril riêng biệt

-Syn oligome hóa và tổng hợp có liên quan đến sinh bệnh học PD. Cho đến nay, bảy đột biến tên lửa gia đình đã được phát hiện trong gen SNCA, liên quan đến PD khởi phát sớm và muộn [83–90].

Trong số các đột biến liên quan đến PD này, các đột biến E46K, H50Q, A53T và A53V mới được phát hiện làm tăng tốc độ tập hợp -Syn, trong khi các đột biến A30P, G51D và A53E làm chậm động học tập hợp trong ống nghiệm [91,93,96]. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa tốc độ tổng hợp (in vitro) và tuổi khởi phát bệnh (in vivo) không đơn giản [103].

Mặc dù các oligome được hình thành trong giai đoạn đầu của quá trình động học tổng hợp có khả năng gây độc [286], nhưng chỉ A30P cho thấy quá trình oligome hóa nhanh hơn và làm chậm quá trình chuyển đổi oligome thành các sợi nhỏ [102]. Mặt khác, G51D biểu hiện quá trình oligome hóa chậm và hình thành sợi chậm [287,288], tuy nhiên lại có liên quan đến sự khởi phát sớm của bệnh.

Do sự phức tạp trong hành vi của các đột biến gia đình, việc thiết lập một cơ chế thống nhất để chúng gây bệnh là một thách thức. Các báo cáo trước đây đã gợi ý rằng -Syn áp dụng cấu trúc xoắn ốc khi liên kết với màng in vivo [289,290].

Bất kỳ sự thay đổi axit amin đơn lẻ nào trong miền N-terminus của -Syn đều có thể làm thay đổi khả năng liên kết màng và tăng nồng độ tế bào chất của protein bằng cách thúc đẩy quá trình tổng hợp nhanh hơn [291,292]. Dữ liệu liên kết màng của các đột biến -Syn gia đình từ phòng thí nghiệm của chúng tôi [92] và các đột biến khác [110,288,292,293] đã chỉ ra rằng các đột biến H50Q, A53T và E46K biểu hiện sự liên kết màng tăng lên, trong khi các đột biến A53E, G51D và A30P biểu hiện sự liên kết màng giảm.

Điều này cho thấy rằng, tương tự như sự tập hợp, khả năng liên kết màng không tương quan với xu hướng bệnh tật gia tăng do đột biến -Syn gia đình. Do đó, thiếu sự tương quan giữa khả năng tập hợp và liên kết màng với cơ chế bệnh sinh thực tế do các đột biến gia đình của -Syn gây ra.

Điều này đặt ra câu hỏi làm thế nào đột biến một điểm ở protein không có cấu trúc tự nhiên lại cho thấy sự khác biệt lớn trong quá trình khởi phát và tiến triển của bệnh. Chúng tôi tin rằng có thể các đột biến -Syn khác nhau tạo ra các loại và lượng oligome khác nhau và cũng có thể làm thay đổi một cách duy nhất khả năng gieo mầm của protein loại hoang dã [103].

Đó là lý do tại sao các đột biến không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ tổng hợp tổng thể của protein mà còn ảnh hưởng đến các bước vi mô liên quan đến sự hình thành amyloid, tức là sự khởi đầu và khuếch đại của -Syn thông qua quá trình tạo mầm thứ cấp [294]. Thật thú vị, Lazaro et al. nhận thấy rằng, mặc dù có xu hướng oligome hóa giống hệt nhau trong các tế bào nuôi cấy, A30P, E46K, H50Q, G51D và A53T thể hiện khả năng hình thành các thể vùi khác biệt [295]. A30P cho thấy xu hướng hình thành các thể vùi trong tế bào giảm đi, trong khi các đột biến E46K và G51D lại cho thấy tác dụng ngược lại [295].

Một lần nữa, sự hình thành trong tế bào [295] không tương quan với xu hướng tập hợp của các đột biến trong ống nghiệm [12,91–93,102]. Do đó, việc giải quyết những câu hỏi này về cách thức các đột biến -Syn và đột biến của nó góp phần vào sự khởi phát sớm và muộn của PD trở nên quan trọng để hiểu được cơ chế bệnh sinh khác biệt của bệnh lý synucleinopathies.

Sự hình thành fibril rất nhạy cảm với những thay đổi trong môi trường vi mô cục bộ và/hoặc toàn cầu của protein. Điều này gợi ý rằng một thay đổi axit amin đơn lẻ có thể dẫn đến tính đa hình do động lực hình dạng cụ thể ở từng vị trí khác nhau, như được thể hiện đối với loại hoang dã và các sợi nhỏ của E46K, A30P và A53T [296]. Trong bối cảnh này, Knowles và đồng nghiệp gần đây đã nghiên cứu so sánh có hệ thống giữa -Syn và các đột biến liên quan đến bệnh tật của nó bằng cách sử dụng các kỹ thuật sinh lý [297]. Các đột biến PD tạo ra các dạng đa hình fibril có hình thái và cấu trúc thứ cấp khác biệt so với protein tự nhiên [297].

Thật vậy, một số báo cáo đã xác nhận một cách độc lập rằng các đột biến -Syn khác nhau tạo thành các sợi cơ với hình thái đặc trưng được tiết lộ bằng nghiên cứu kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), các mẫu nhiễu xạ tia X (XRD) độc đáo và sự khác biệt trong các phần tử cấu trúc thứ cấp (Hình 1). 4A, B).

Hơn nữa, giao diện của hai protofilamin trong cấu trúc fibril -Syn được hình thành bởi các gốc 50–57, cũng chứa ba đột biến gia đình [61]. Điều này cho thấy rằng ngay cả một đột biến điểm đơn cũng có thể làm thay đổi động lực học và cách đóng gói của các tiền sợi.

Việc kiểm tra kỹ hơn các sợi nhỏ được hình thành bởi các đột biến bằng cryo-EM [298–300] đã tiết lộ tính dẻo của các sợi nhỏ đó về mặt xoắn, số lượng các tiền sợi tương tác, cách sắp xếp đóng gói, các thành phần cấu trúc thứ cấp và hình dạng bậc bốn, v.v. (Hình 4C, D).Boyer và nhóm của ông đã nghiên cứu các đột biến H50Q và tìm thấy các sợi nhỏ (1c) và rộng (1d) có một hoặc hai sợi tiền tương ứng [300].

Mặc dù có chung cấu trúc hạt nhân được bảo toàn như đã được báo cáo trước đây đối với Syn kiểu hoang dã, các sợi cơ đột biến đã thể hiện sự sắp xếp tiền sợi mới và mạng lưới liên kết hydro [300]. Hơn nữa, A53 nằm ở trung tâm giao diện của các tiền sợi tương tác ở dạng hoang dã -Syn [61] và cũng là điểm nóng của nhiều đột biến điểm [16,89,90].

Các nghiên cứu Cryo-EM với đột biến A53T được acetyl hóa ở đầu N cho thấy không có sự thay đổi nào trong nếp gấp của -Syn kiểu hoang dã [299]. Tuy nhiên, đột biến này làm gián đoạn các tương tác dư lượng và sắp xếp lại hướng của giao diện protofiber, do đó tạo ra một dạng khác loại sợi [299]. Điều này cũng có thể xảy ra với hai đột biến A53 khác, tức là A53E và A53V, nhưng khả năng này vẫn chưa được khám phá.

Mô hình Cryo-EM của các sợi cơ được hình thành do đột biến E46K cũng ủng hộ giả thuyết hiện hành. Nó tiết lộ sự hình thành của các dạng đa hình fibril với cách đóng gói và giao diện protofil khác biệt so với -Syn kiểu hoang dã [298,301]. Bên cạnh đó, nó hình thành một biến thể gây bệnh và ổn định hơn của kiểu hoang dã -Syn [298]. Nhìn chung, những nghiên cứu này cho thấy rằng việc đóng gói protofil và bề mặt phân cách là rất quan trọng trong việc xác định cấu trúc sợi.

Mỗi đột biến gia đình có thể hoạt động như một chủng -Syn, làm thay đổi cấu trúc và động lực học của các sợi cơ thu được một cách duy nhất. Những khác biệt trong cấu trúc sợi này có thể dẫn đến các kết quả lâm sàng và bệnh lý khác nhau, do đó góp phần gây ra tính không đồng nhất của bệnh trong các bệnh lý synucleinopathies.

For more information:1950477648nn@gmail.com