بینش های ساختاری و عملکردی در مورد پلی مورفیسم فیبریل سینوکلئین قسمت 3

4.3. سویه های Syn در نمونه های سینوکلینوپاتی انسانی

تفاوت‌های ساختاری و عملکردی مشاهده‌شده در سویه‌های نوترکیب را می‌توان با شناسایی و مشخص کردن فیبریل‌ها مستقیماً از نمونه‌های بیماران سینوکلئینوپاتی تأیید کرد.

سویه های نوترکیب به گونه های میکروبی اطلاق می شود که در سطح ژنتیکی مجدداً ترکیب شده اند. پیشرفت های زیادی در این زمینه حاصل شده است و فرصت های زیادی را برای ما فراهم کرده است. در عین حال، دانشمندان به طور مداوم در حال بررسی تأثیر سویه های نوترکیب بر انسان و محیط زیست هستند. نتایج تحقیقات در سال های اخیر نشان داده است که سویه های نوترکیب تاثیر مثبتی بر حافظه انسان دارند.

مطالعات نشان داده‌اند که سویه‌های نوترکیب می‌توانند با بهبود فعالیت متابولیکی میکروارگانیسم‌ها در روده و افزایش فلور مفید در روده، بر توانایی شناختی و حافظه انسان تأثیر بگذارند. این مکانیسم ارتباطی محور روده-مغز «تعامل روده و مغز» نامیده می شود.

به طور خاص، سویه نوترکیب می تواند با افزایش فلور مفید در روده، ترمیم سد خونی مغزی را تقویت کند و در نتیجه عملکرد طبیعی مغز را ارتقا دهد. علاوه بر این، سویه نوترکیب قادر به افزایش آزادسازی دوپامین و نوروپپتیدها بود که برای حافظه بلندمدت و یادگیری بسیار مهم هستند.

بنابراین، دانشمندان پیشنهاد می کنند که افراد باید بیشتر از غذاهای غنی از پروبیوتیک ها و پری بیوتیک ها مانند ماست، قهوه و غذاهای سبوس دار استفاده کنند. علاوه بر این، افراد می‌توانند با مصرف برخی از سویه‌های نوترکیب خاص، پروبیوتیک‌های موجود در روده‌ها را نیز تکمیل کنند و در نتیجه اثر متقابل روده و مغز را افزایش دهند.

به طور خلاصه، رابطه مثبتی بین سویه های نوترکیب و حافظه وجود دارد. افراد باید اقدامات موثری را برای تقویت ارتباط بین روده و مغز انجام دهند و در نتیجه حافظه و توانایی های شناختی خود را بهبود بخشند. مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانش دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد، زیرا سیستانش دسرتیکولا می تواند تعادل انتقال دهنده های عصبی مانند افزایش سطح استیل کولین و فاکتورهای رشد را نیز تنظیم کند. این مواد برای حافظه و یادگیری بسیار مهم هستند. علاوه بر این، Cistanche deserticola همچنین می تواند جریان خون را بهبود بخشد و اکسیژن رسانی را تقویت کند، که می تواند اطمینان حاصل کند که مغز مواد مغذی و انرژی کافی را دریافت می کند و در نتیجه نشاط و استقامت مغز را بهبود می بخشد.

برای بهبود حافظه، روی مکمل‌های شناختی کلیک کنید

اولین شواهد یک سویه مشتق از مغز از یک مطالعه اولیه توسط Prusineret al بدست آمد. [270]، که نشان داد عصاره‌های مغزی MSA به موش‌ها و سلول‌های تراریخته قابل انتقال است که منجر به آسیب‌شناسی فراوان -Syn می‌شود [270]. در مقابل، این با استفاده از عصاره های مغزی PD مشاهده نشد، که نشان می دهد سویه مشتق شده از PD ممکن است با MSA متفاوت باشد [270].

سپس این سوال پیش می آید که چه چیزی ممکن است باعث شود -Syn یک ترکیب متفاوت در MSA یا PD اتخاذ کند؟ در شرایط آزمایشگاهی، شرایط محلول مختلف (مانند وجود وجود نمک) باعث ایجاد فیبریل‌هایی با خواص ساختاری و عملکردی متفاوت می‌شود [29]. به طور مشابه، -Syn نیز در معرض چندین ریزمحیط در داخل بدن قرار می‌گیرد و بر تجمع آن تأثیر می‌گذارد [271].

نورون های دوپامینرژیک در PD و الیگودندروسیت های تحت تاثیر در MSA به دودمان های سلولی مختلف تعلق دارند و دارای محیط های سلولی مجزا هستند. لی و همکارانش نشان دادند که محیط های درون سلولی متمایز از دو رده سلولی باعث تشکیل سویه در MSA و PD می شود [34]. -فیبریل‌های Syn مشتق شده از GCI در الیگودندروسیت‌ها (GCI{3}}Syn) و LBs در نورون‌ها (LB{4}}Syn) مغزهای بیمار به‌طور قابل‌توجهی متفاوت هستند و توانایی‌های بذری مشخصی را نشان می‌دهند [34].

سویه GCI{0}}Syn در مقایسه با LB- -Syn در بذر -Synaggregation بسیار موثر است، در نتیجه به تهاجمی MSA کمک می‌کند [34]. تجمعات Syn همچنین در مایعات بیولوژیکی مانند مایع مغزی نخاعی (CSF) و پلاسمای بیماران PD شناسایی شده است [272,273]. - تجمع Syn سالها قبل از شروع علائم واقعی بیماری شروع می شود و بنابراین، تشخیص این تجمعات در مراحل اولیه ممکن است شناسایی و خصوصیات یک سویه خاص را در این مایعات امکان پذیر کند.

در این زمینه، تقویت دانه‌های -Syn از عصاره‌های مغزی بیماران PD و MSA با استفاده از تکنیک تقویت چرخه‌ای تاشو اشتباه پروتئین (PMCA) اخیرا توسعه یافته است. این تکنیک شامل تکثیر پروتئین‌های تاشو نادرست در شرایط آزمایشگاهی است، مانند تکثیر DNA توسط PCR [274]. این شامل چرخه های جایگزین انکوباسیون و فراصوت است که منجر به تکثیر آمیلوئید می شود.

ابتدا مقدار کمی از آمیلوئید با مقدار اضافی پروتئین بومی برای القای رشد پلیمر انکوبه می شود. سپس مخلوط نمونه تحت فراصوت قرار می گیرد که فیبریل ها را تجزیه می کند و در نتیجه چندین هسته ایجاد می شود.

سپس هر هسته تازه تشکیل شده به عنوان یک دانه در چرخه بعدی عمل می کند و باعث رشد بیشتر فیبریل ها می شود. به این ترتیب، پس از هر چرخه، تعداد دانه‌ها به‌طور تصاعدی افزایش می‌یابد و امکان تشخیص مقدار کمی از سنگدانه‌های تاخورده نادرست موجود در ابتدا را فراهم می‌کند [274]. سوتو و همکارانش از PMCA برای تقویت ترکیبات -Syn از CSF بیماران مبتلا به PD و MSA استفاده کردند [52].

آنها دریافتند که فیبرهای مشتق شده از PD و MSA خواص بیوفیزیکی و بیوشیمیایی متفاوتی از خود نشان می دهند و با سویه های ساختاری متمایز -Syn مطابقت دارند [52]. حتی توده های -Syn تقویت شده از همگن مغز PD و MSA نشان داده اند که سمیت و تخریب عصبی متغیری را در نورون های دوپامینرژیک انسانی اعمال می کنند که منعکس کننده شدت بیماری های مختلف مشاهده شده در بیماران PD و MSA به دلیل سویه های مختلف -Syn است [275].

این یافته ها به طور قطع نشان می دهد که سینوکلئینوپاتی ها را می توان بر اساس نوع سویه -Syn موجود در مغز تشخیص داد. با این حال، پیچیدگی در تشخیص دانه ها زمانی به وجود می آید که ناهمگونی بیمار به بیمار در همان بیماری مشاهده شود. این ناهمگونی در دانه های -Syn تقویت شده از عصاره های مغز بیماران PD بیشتر از عصاره های مغزی MSA است [276].

استروهاکر و همکاران گزارش شده است که فیبرهای مشتق شده از PD و MSA بر خلاف یافته های گزارش شده توسط سوتو و همکارانش [52]، ویژگی های ساختاری مشخصی را نشان نمی دهند [276].

دلیل احتمالی مشاهدات متضاد می تواند تفاوت در پروتکل PMCA باشد که توسط دو گروه استفاده شده است [277]. علاوه بر این، Strohaker و همکاران. از حجم نمونه بسیار کوچکتری نسبت به گروه سوتو استفاده کرد [52276]. عوامل دیگری مانند زمینه ژنتیکی بیماران، سن بیماران انتخابی، باری از دانه های -Syn در بیماران مختلف، وجود سایر اجزاء در عصاره ها و منطقه ای از مغز که از آنجا استخراج انجام می شود نیز می تواند باشد. مسئول این تفاوت ها [276] است.

تناقضات مشابهی نیز در زمینه آسیب شناسی AD وجود دارد. یافته‌های اخیر بر روی نمونه‌های تاو مشتق‌شده از مغز نشان می‌دهد که ناهمگونی بیمار به بیمار در ترکیبات فیبریل تاو در همان بیماری، AD [278] وجود دارد. با این حال، گودرت و همکارانش در تمام موارد AD که تاکنون مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند، همان نوع ترکیب افتائو را مشاهده کردند، که نشان می‌دهد فیبریل‌های تاو از یک بیماری منفرد (مانند بیماری AD یا Pick) یک چین ساختاری مشترک را اتخاذ می‌کنند [218,219].

اگرچه دلایل و عواملی که باعث ایجاد این ویژگی ساختاری در تائوپاتی ها می شود نامشخص است، اما می تواند ناشی از ایزوفرم های متعدد تاو، PTMs، برهمکنش با سایر مولکول های پروتئین، عوامل کمکی و غیره باشد.

اخیراً، Scheres و Godert یک طبقه‌بندی سلسله مراتبی از تاوفیبریل‌ها از تائوپاتی‌های مختلف بر اساس چین‌های رشته‌های آنها ارائه کردند [279]. اینکه آیا طبقه‌بندی مشابهی برای فیبریل‌های -Syn جدا شده از نمونه‌های سینوکلئینوپاتی وجود دارد یا خیر، باید مشخص شود. اخیراً تلاش زیادی برای حل ساختار -Synderived از مغز انسان توسط Schweighauser و همکاران با استفاده از Cryo-EM [280] انجام شده است.

گروه دریافتند که رشته های -Syn از مغز بیماران DLB پیچ خورده و نازک تر از رشته های مشتق شده از مغز بیماران MSA هستند [280]، مطابق با یافته های قبلی [3]. فقدان پیچش در فیبرهای مشتق شده از DLB مانع از تعیین ساختار سه بعدی توسط cryo-EM شد و تفاوت در فیبرهای -Syn مشتق شده از بیماران MSA و DLB بر اساس میانگین کلاس دو بعدی ترسیم شد [280].

اگرچه برای رسیدن به یک نتیجه قطعی به ساختارهای با وضوح بالا مشتق شده از بیماران سینوکلئینوپاتی نیاز داریم، گزارش‌های حاضر مطمئناً ادعاهای مربوط به وجود انواع فیبریل متمایز -Syn را تقویت می‌کنند.

علاوه بر این، ساختار رشته های -Syn از موارد PD هنوز در دسترس نیست، اما حل آنها در آینده می تواند به طور قابل توجهی به درک مکانیسم بیماری و ایجاد رویکردهای درمانی در برابر سینوکلینوپاتی کمک کند.

5. مدل های ساختاری با وضوح بالا سویه های فیبریل موجود

تکنیک‌های بیوفیزیکی مختلفی تا کنون مورد استفاده قرار گرفته‌اند، مانند ssNMR، میکرو-الکترون‌شرق، EPR، دو رنگی دایره‌ای (CD)، تبادل هیدروژن/دوتریوم NMR (HDXNMR) و کرایو-EM، برای تعیین ساختار فیبریل‌های -Syn در وضوح‌های مختلف.

این تکنیک ها پایه پلی مورفیسم سطح مولکولی را در فیبریل ها گذاشته اند. ساختار ورقه ای هسته فیبریل با استفاده از ssNMR دو فیبریل به شکل A و فرم B را با تخصیص متوالی 48 باقیمانده از هسته نشان داد [56].

این مطالعه وجود دو پلی‌مورف فیبریل را که ممکن است به دلیل مکانیسم‌های مختلف فیبریلاسیون شکل گرفته باشند، روشن کرد [56]. به همین ترتیب، دو ساختار فیبریل متضاد، «روبان‌ها» و «فیبریل‌ها» که در آزمایشگاه تولید می‌شوند، تفاوت‌هایی را در طول، توزیع و تعداد عناصر ورقه‌ای در ساختار فیبریل‌شان که توسط ssNMR آنالیز شد، نشان دادند [29].

با این حال، علی‌رغم چندین تلاش، چگونگی تفاوت پلی‌مورف‌های فیبریل -Syn در ساختار اتمی تا حد زیادی ناشناخته مانده است. تحول در پلی مورفیسم ساختاری پس از حل ساختار فیبریل -Syn با استفاده از کرایو-EM در وضوح سطح اتمی اتفاق افتاد. استالبرگ و گروه نشان دادند که فیبریل های -Syn (باقی مانده های 1-121) از دو رشته اولیه یکسان تشکیل شده اند [61].

صفحات-از هر پروتوفیلامنت از طریق هندسه زیپ آبگریز، ساختار را تثبیت می کنند [61]. قابل توجه، باقیمانده‌های 50-57 واقع در رابط پروتوفیلامنت نیز محل جهش‌های PD خانوادگی (A53T/V/E)، H50Q و G51D هستند [61]. در این راستا، پیش‌بینی شد که این جهش‌ها ممکن است ساختار فیبریل را تغییر داده و در نتیجه انواع فیبریل‌ها ایجاد شود.

مطالعات بعدی cryo-EM در مورد ساختار تمام طول -Syn تفاوت کایرالیته و پیچش مارپیچ [281] را در مقایسه با ساختار فیبریل -Syn کوتاه ترمینال C (بقایای 1-121) نشان داده است [61]. اعتقاد بر این بود که این تفاوت‌ها در ساختارهای تمام طول (1-140) و فیبریل‌های کوتاه انتهایی C می‌تواند به دلیل چندشکلی فیبریل باشد.

اثبات مستقیم این نظریه ها با مطالعات اولیه اخیر که از cryo-EM برای ترسیم مدل های پلی مورف های فیبریل -Syn استفاده کردند، به دست آمد. لی و همکاران دو پلی‌مورف فیبریل، «میله» و «پیچاننده» را با ساختار هسته اولیه‌ای مشترک اما رابط‌های بین پیش‌رشته‌ای متفاوت شناسایی کرد [57]. چندشکل های پیچشی یک آرمانموتیف خمیده مرتب نشان می دهند، در حالی که چندشکل های میله ای برخی باقیمانده های اضافی را برای تشکیل یک موتیف "کلید یونانی" به کار می گیرند، همانطور که توسط گروه های دیگر نیز گزارش شده است [55,61,281].

وجود پلی‌مورف‌ها در شکل‌های چرخشی میله نشان می‌دهد که تفاوت در بسته‌بندی همان ساختار هسته می‌تواند منجر به چندشکلی شود. مشاهدات مشابهی برای سایر پروتئین‌های آمیلوئید، مانند آمیلوئید و تاو نیز انجام شده است، جایی که پیش‌رشته‌هایی با ساختار هسته یکسان، اما آرایش‌های بسته‌بندی متفاوت منجر به ساختارهای چندشکلی می‌شوند [40,282].

علاوه بر این، دو شکل پلی‌مورف جدید فیبریل -Syn که در شرایط آزمایشگاهی تولید می‌شوند، به‌ترتیب پلی‌مورف‌های 2a و 2b نام‌گذاری شده‌اند، با پلی‌مورف‌های گزارش‌شده قبلی 1a و 1b [57,61,281] متفاوت هستند. رابط پروتوفیلامنت با تشکیل هندسه فضایی-زیپ آبگریز انجام می شود، در حالی که در پلی مورف های 2a و 2b، آنها توسط پل های نمکی واسطه می شوند [41،61].

بررسی دقیق‌تر تفاوت‌های ساختاری بین پلی‌مورف‌های 1a/1b و پلی‌مورف‌های جدید 2a/2b، تفاوت‌های بیشتری را در چینش نقوش قوس‌ها نشان داد، که رابط پیش‌رشته‌ها را بین چندشکل‌های 1 و 2 تغییر می‌دهد [41].

این مطالعات این فرضیه را تقویت می‌کند که همان پروتئین پیش‌ساز -Syn می‌تواند در چند فیبریل پلی‌مورفسین آزمایشگاهی که از نظر تفکیک اتمی با یکدیگر تفاوت اساسی دارند، ترکیب شود. گودرت و همکارانش اخیراً ساختارهای cryo-EM فیبریل‌های تاو را که از بیماری آلزایمر و پیک مشتق شده‌اند مورد مطالعه قرار دادند. مغز بیماران [40,218,219].

آنها چین های متمایزی از رشته های تاو را در هر دو بیماری پیدا کردند که نشان می دهد همنوع کننده های مختلف تاو در بیماری های مختلف تاو وجود دارد. همان گروه دو نوع رشته -Syn نوع I و نوع II را از مغز افراد مبتلا به MSA گزارش کردند [280]. آنها دریافتند که هر رشته از دو رشته اولیه غیر یکسان تشکیل شده است.

حفره ای که توسط بسته بندی نزدیک پروفیلامنت ها تشکیل شده است، مولکول های دیگری را در بر می گیرد که هنوز مشخص نشده اند [280]. میانگین کلاس 2D همچنین فیبرهای متفاوتی را از بیماران MSA و DLB نشان داد که نشان دهنده وجود conformers متمایز مرتبط با synucleinopathy است.

علاوه بر این، جالب است که بپرسیم آیا فیبریل‌های مشتق شده از بیمار، سطحی از شباهت را با فیبریل‌های تولید شده در شرایط آزمایشگاهی نشان می‌دهند یا خیر. خصوصیات در سطح مولکولی و مقایسه نمونه‌های فیبریل مشتق از مغز با فیبریل‌های تولید شده در شرایط آزمایشگاهی نشان داد که این دو از نظر ساختاری متفاوت هستند [276,280]. تفاوت عمده بین رشته های مشتق شده از MSA و رشته های مصنوعی در اندازه و بسته بندی پروتوفیلامنت ها در فیبرهای MSA [280].

علاوه بر این، محققان از شرایط سخت برای تولید و جداسازی فیبرهای مصنوعی مانند هم زدن، غلظت نمک و غیره استفاده می‌کنند که بر روی بسته‌بندی و آرایش ورقه‌ای رشته‌ها تأثیر می‌گذارد [10,283-285]. در نتیجه، ارتباط نتایج in vitro با سناریوهای in vivo دشوار می شود.

از سوی دیگر، فرد ممکن است فقط فیبریل های از پیش ساخته شده را از نمونه های استخراج شده توسط بیماری دریافت کند، اما ممکن است متوجه نشود که چگونه منشأ گرفته اند و چه عواملی بر تشکیل فیبرهای مختلف در نمونه های مختلف مغز حاکم بوده است. جداسازی گونه های سمی یا واسطه های گذرا از نمونه های مغز برای درک پاتوژنز بیماری چالش برانگیز است.

در نتیجه، ما باید به نمونه‌های آزمایشگاهی تکیه کنیم تا مکانیسم‌های تشکیل فیبریل، مسیرها و آنالیز سینتیکی را مشخص کنیم. به طور مشابه، ما باید همان فیبرهای مشتق از مغز را آزمایش کنیم تا پایگاه دانش گسترده‌تری ایجاد کنیم. به طور کلی، ساختارهای با وضوح بالا چند شکلی -Syn می‌توانند به محققان در جستجوی اهداف درمانی بالقوه کمک کنند.

با این حال، یک بررسی کامل برای درک تأثیر شرایط سلولی، جهش، PTMs، حضور فاکتورهای کمکی و غیره، بر ساختار فیبریل -Syn و پیوند پلی‌مورف‌های مختلف فیبریل با تغییرپذیری بالینی مشاهده شده در PD مورد نیاز است.

6. جهش‌های خانوادگی -Syn ترکیبات فیبریل متمایز را تشکیل می‌دهند

الیگومریزاسیون و تجمع Syn با پاتوژنز PD همراه است. هفت جهش نادرست خانوادگی تاکنون در ژن SNCA کشف شده است که با PD زودرس و دیررس مرتبط است [83-90].

در میان این جهش‌های مرتبط با PD، جهش‌های E46K، H50Q، A53T و تازه کشف‌شده A53V سرعت تجمع -Syn را تسریع می‌کنند، در حالی که جهش‌های A30P، G51D و A53E سینتیک تجمع را در شرایط آزمایشگاهی کاهش می‌دهند. ارتباط بین میزان تجمع (in vitro) و سن شروع بیماری (in vivo) ساده نیست [103].

اگرچه الیگومرهای تشکیل شده در مراحل اولیه سینتیک تجمع به طور بالقوه سمی هستند [286]، تنها A30P الیگومریزاسیون سریعتر و تبدیل تاخیری الیگومرها به فیبرها را نشان می دهد [102]. از سوی دیگر، G51D الیگومریزاسیون آهسته و تشکیل فیبریل آهسته را نشان می دهد [287,288]، اما با شروع اولیه بیماری مرتبط است.

با توجه به این پیچیدگی در رفتار جهش‌یافته‌های خانوادگی، ایجاد مکانیسم یکپارچه‌کننده‌ای که توسط آن‌ها باعث ایجاد بیماری می‌شود، چالش برانگیز است. گزارش‌های قبلی پیشنهاد کرده‌اند که -Syn یک ساختار مارپیچ در هنگام اتصال به غشاها در داخل بدن اتخاذ می‌کند [289,290].

هر تغییر اسید آمینه منفرد در دامنه N-پایانه -Syn ممکن است توانایی اتصال غشایی را تغییر دهد و غلظت سیتوزولی پروتئین را با ترویج تجمع سریعتر افزایش دهد [291,292]. داده‌های اتصال غشایی جهش‌های خانوادگی -Syn از آزمایشگاه ما [92] و دیگران [110,288,292,293] نشان داده‌اند که جهش‌های H50Q، A53T و E46K اتصال غشا را افزایش می‌دهند، در حالی که جهش‌های دو غشایی A53E، G51D و A30P کاهش یافته‌اند.

این نشان می دهد که، به طور مشابه به تجمع، قابلیت اتصال به غشاء با افزایش تمایلات بیماری توسط جهش های خانوادگی -Syn مرتبط نیست. بنابراین، بین تجمع و توانایی اتصال به غشاء با بیماری زایی واقعی ناشی از جهش‌های خانوادگی -Syn ارتباطی وجود ندارد.

این سوال را مطرح می کند که چگونه جهش نقطه ای در یک پروتئین بدون ساختار بومی تفاوت های فاحشی را در شروع و پیشرفت بیماری نشان می دهد. ما بر این باوریم که ممکن است جهش‌یافته‌های مختلف -Syn انواع و مقادیر متفاوتی از الیگومرها را تولید کنند و همچنین ممکن است به‌طور منحصربه‌فردی ظرفیت کاشت پروتئین نوع وحشی را تغییر دهند [103].

به همین دلیل است که جهش‌یافته‌ها نه تنها بر تجمع کلی پروتئین بلکه بر مراحل میکروسکوپی درگیر در تشکیل آمیلوئید، یعنی شروع و تقویت -Syn از طریق فرآیند هسته‌زایی ثانویه تأثیر می‌گذارند [294]. دریافتند که علیرغم داشتن تمایل الیگومریزاسیون یکسان در سلول‌های کشت‌شده، A30P، E46K، H50Q، G51D و A53T توانایی‌های متمایزی را برای انکلوژن‌ها نشان می‌دهند [295]. A30P تمایل کمتری برای ایجاد آخال در سلول ها نشان داد، در حالی که جهش یافته های E46K و G51D اثر معکوس نشان دادند [295].

باز هم، شکل گیری در سلول ها [295] با تمایل تجمع mutantsin vitro ارتباطی نداشت [12,91-93,102]. بنابراین، پرداختن به این سؤالات در مورد اینکه چگونه جهش‌یافته‌های نوع وحشی -Syn andits در شروع زودرس و دیررس PD نقش دارند برای درک پاتوژنز افتراقی سینوکلئینوپاتی‌ها مهم می‌شود.

تشکیل فیبریل به تغییرات در ریزمحیط محلی و/یا جهانی پروتئین بسیار حساس است. این نشان می‌دهد که یک تغییر اسید آمینه منفرد می‌تواند به دلیل پویایی‌های ساختاری مختلف مکان خاص منجر به پلی مورفیسم شود، همانطور که برای نوع وحشی و فیبریل‌های E46K، A30P و A53T نشان داده شده است [296]. در این زمینه، Knowles و همکاران اخیراً مقایسه سیستماتیک -Syn و جهش یافته‌های مرتبط با بیماری آن را با استفاده از تکنیک‌های بیوفیزیکی مورد مطالعه قرار دادند [297]. جهش یافته های PD پلی مورف های فیبریلی را با مورفولوژی و ساختارهای ثانویه مشخص در مقایسه با پروتئین نوع وحشی تولید می کنند [297].

در واقع، چندین گزارش به طور مستقل تایید کرده‌اند که فیبریل‌های جهش یافته -Syn با مورفولوژی مشخصه با مطالعات میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، الگوهای منحصر به فرد پراش پرتو ایکس (XRD) و تفاوت‌ها در عناصر ساختار ثانویه آشکار شده‌اند (شکل) 4A, B).

علاوه بر این، رابط دو پروتوفیلامنت در ساختار فیبریل -Syn توسط باقیمانده‌های 50-57 تشکیل می‌شود که همچنین دارای سه جهش خانوادگی هستند [61]. این نشان می‌دهد که حتی یک جهش تک نقطه‌ای می‌تواند پویایی و بسته‌بندی پروتوفیلامنت‌ها را تغییر دهد.

بررسی دقیق‌تر فیبریل‌های تشکیل‌شده توسط جهش‌یافته توسط کرایو-EM [298-300]، انعطاف‌پذیری این فیبریل‌ها را از نظر پیچش‌ها، تعداد پیش‌رشته‌های متقابل، آرایش بسته‌بندی، عناصر ساختار ثانویه، و شکل چهارتایی و غیره آشکار کرد (شکل 4C، بویر و گروهش جهش‌یافته‌های H50Q را مطالعه کردند و فیبرهای باریک (1c) و پهن (1d) با یک یا دو پروفیلامنت پیدا کردند [300].

علیرغم به اشتراک گذاشتن همان ساختار هسته حفاظت شده همانطور که قبلا برای نوع وحشی -Syn گزارش شده بود، فیبرهای جهش یافته آرایش پروتوفیلامنت جدید و شبکه های پیوند هیدروژنی را نشان دادند [300]. علاوه بر این، A53 در مرکز رابط پروتوفیلامنت‌های در حال تعامل در نوع وحشی -Syn [61] قرار دارد و همچنین یک نقطه داغ برای بسیاری از جهش‌های نقطه‌ای است [16،89،90].

مطالعات Cryo-EM با جهش A53T استیله شده N-ترمینال هیچ تغییری را در چین نوع وحشی -Syn نشان نداد [299]. با این حال، جهش تعاملات باقیمانده را مختل می کند و جهت گیری رابط پروتوفیلامنت را دوباره ترتیب می دهد، در نتیجه منجر به ایجاد یک متفاوت می شود. نوع فیبریل ها [299]. این ممکن است در مورد دو جهش دیگر A53، یعنی A53E و A53V نیز وجود داشته باشد، اما این احتمال هنوز کشف نشده است.

مدل‌سازی Cryo-EM فیبریل‌های تشکیل‌شده توسط جهش E46K نیز از فرضیه غالب پشتیبانی می‌کند. این نشان داد که پلی‌مورف‌های فیبریلی با بسته‌بندی پروتوفیلامنت و رابط‌های متمایز در مقایسه با نوع وحشی -Syn [298,301]. علاوه بر این، گونه‌ای پایدارتر و بیماری‌زاتر از نوع وحشی -Syn [298] را تشکیل داد. به طور کلی، این مطالعات نشان می دهد که بسته بندی پروتوفیلامنت و رابط در تعیین ساختار فیبریل بسیار مهم هستند.

هر جهش خانوادگی ممکن است به عنوان یک سویه از -Syn رفتار کند که به طور منحصر به فردی ساختار و دینامیک فیبرهای حاصل را تغییر می دهد. این تفاوت ها در ساختار فیبریل ممکن است منجر به پیامدهای بالینی و پاتولوژیک متفاوتی شود و در نتیجه به ناهمگنی بیماری در سینوکلئینوپاتی ها کمک کند.

For more information:1950477648nn@gmail.com