Идентификация белков, формирующих амилоидные агрегаты в мозге млекопитающих тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шенфельд Александр Анатольевич

• Шенфельд Александр Анатольевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Шенфельд Александр Анатольевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Амилоиды

1.1.1 Определение и общие характеристики

1.1.1.1 Структура амилоидов. Модели строения амилоидных фибрилл

1.1.1.2 Механизм образования амилоидов

1.1.1.3 Влияние аминокислотной последовательности на амилоидогенез

1.1.1.4 Методы детекции и идентификации амилоидов

1.1.2 Многообразие амилоидов

1.1.2.1 Функциональные амилоиды и амилоидоподобные белки

1.1.2.1.1 Амилоиды и амилоидоподобные белки, обеспечивающие адгезию организмов к субстрату

1.1.1.2.2 Защита от влаги

1.1.1.2.3 Регуляция токсичности белков

1.1.1.2.4 Контроль генетической несовместимости

1.1.1.2.5 Защита яйцевых оболочек

1.1.1.2.6 Контроль оплодотворения у млекопитающих

1.1.1.2.7 Контроль программируемой клеточной гибели (некроптоз)

1.1.1.2.8 Регуляция эмбриогенеза

1.1.1.2.9 Синтез и полимеризация молекул меланина

1.1.1.2.10 Запасание пептидных гормонов

1.1.1.2.11 Амилоиды, взаимодействующие с мРНК

1.1.1.2.12 Формирование миелина

1. 2 Миелин

1.2.1 Строение и функции миелиновой оболочки

1.2.2 Архитектура миелиновой оболочки в ЦНС

1.2.3 Молекулярная организация миелина

1.2.3.1 Роль белков в формировании миелиновых оболочек

1.2.3.1.1 Основной белок миелина MBP

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Протеомный метод выявления белков, формирующих детергент устойчивые амилоидоподобные агрегаты в мозге крысы R. norvegicus

2.2 Выявление детергент-устойчивых белковых агрегатов с помощью иммуноблотинга

2.3 Гистологические методы

2.4 Штаммы и плазмиды, полученные и использованные в работе

2.4.1 Штаммы дрожжей S. cerevisiae и бактерий E. coli, использованные в работе

2.4.2 Конструирование плазмид

2.5 Среды и условия культивирования

2.6 Очистка и анализ агрегации in vitro рекомбинантного белка

2.7 Иммунопреципитация

2.8 Флуоресцентная и конфокальная микроскопия

2.9 Статистическая обработка результатов

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Идентификация белков, представленных в мозге крысы R. norvegicus в виде SDS-устойчивых агрегатов

3.2 Проверка устойчивости белка MBP к SDS

3.3 Выявление последовательности, ответственной за агрегацию MBP in vivo

3.4 Получение амилоидных фибрилл фрагмента белка MBP in vitro

3.5 Анализ колокализации белка MBP с амилоид-связывающими красителями в миелинизированных участках мозга

3.6 Анализ амилоидных свойств МВР, выделенного из мозга с помощью

иммунопреципитации

4 ОБСУЖДЕНИЕ

5 ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................................................................................................9Q

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ак - аминокислотный остаток

БА - болезнь Альцгеймера

БП - болезнь Паркинсона

кДа - килодальтон

ПААГ - полиакриламидный гель

ПЦР - полимеразная цепная реакция

РС - рассеянный склероз

РСА - рентгеноструктурный анализ

Ар - амилоидный пептид-Р

APr - ген устойчивости бактерий к ампициллину

cps - скорость работы криомельницы (counts per second)

CR - Congo Red (краситель Конго красный)

Cryo-EM - cryogenic electron microscopy

DTT - dithiotreitol (дитиотреитол)

EDTA - Ethylenediaminetetraacetic acid (этилендиаминтетрауксусная кислота)

HPLC-MALDI (или LC-MALDI) - жидкостная хроматография, совмещенная с масс-спектрометрией

IPTG - isopropyl P-D-1-thiogalactopyranoside LB - среда Luria-Bertani для культивирования E. coli MBP -Myelin Basic Protein (основной белок миелин) MD - дрожжевая минимальная синтетическая среда PBS - Phosphate buffered saline

PMSF - phenylmethylsulfonyl fluoride (фенилметилсульфонил флуорид)

PSIA - протеомный скрининг амилоидов (Proteomic Screening for Identification of Amyloid proteins)

PVDF - Polyvinylidene Difluoride membrane (поливинилиден дифтористая мембрана)

SDS - Sodium Dodecyl sulfate (додецил сульфат натрия)

ТАЕ - Tris Acetate EDTA (Трис Ацетат ЭДТА)

TAPI - Technique for Amyloid Purification and Identification

TBS - Tris-buffered saline

ThS/T - краситель Thioflavin S/T YEPD - дрожжевая питательная среда

YFP - Yellow Fluorescent Protein (желтый флуоресцирующий белок)

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Идентификация белков, формирующих амилоидные агрегаты в мозге млекопитающих»

Актуальность проблемы

Амилоидами называют разновидность белковых фибрилл, которые формируются за счёт образования упорядоченных межмолекулярных Р-складчатых слоёв, или, говоря иначе, кросс-бета структур (Baxa, 2008). Образование амилоидных фибрилл в различных тканях до недавнего времени связывали исключительно с патологическими процессами, именуемыми амилоидозами. Однако постепенно стали накапливаться данные о т. н. функциональных амилоидах - белках, которые в амилоидной форме участвуют в регуляции физиологических процессов. Такие белки встречаются во всех крупных доменах живой природы. Примером функциональных амилоидов является белок PMEL17, фрагмент которого в меланоцитах человека в амилоидном состоянии участвует в полимеризации молекул меланина (Fowler et al., 2006). Также известно, что в эндокринных клетках гипофиза млекопитающих ряд пептидных гормонов накапливается в амилоидной форме (Maji et al., 2009). Несмотря на пополняющийся список выявленных у различных организмов функциональных амилоидов, наши знания о них являются разрозненными и отрывочными. В нашей лаборатории в содружестве с лабораторией М.Д. Тер-Аванесяна был разработан протеомный метод, который позволяет выявлять белки, образующие детерегент-устойчивые амилоидоподобные агрегаты в различных организмах (Nizhnikov et al., 2016; Sopova et al., 2019). Метод основан на универсальном свойстве амилоидных фибрилл - их высокой устойчивости к обработке ионными детергентами. За счёт использования данного подхода могут быть идентифицированы как патологические, так и функциональные амилоиды в разных живых организмах. Представленная работа посвящена поиску белков, демонстрирующих амилоидные свойства в мозге крысы Rattus norvegicus.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является выявление белков, формирующих функциональные амилоидные агрегаты в мозге крысы R. norvegicus. В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:

1. С помощью метода протеомного скрининга выявить белки, формирующие SDS-устойчивые амилоидоподобные агрегаты в мозге молодых самцов крысы R. norvegicus.

2. Среди выявленных в протеомном скрининге кандидатов на роль функциональных амилоидов идентифицировать белок, демонстрирующий амилоидные свойства in vivo.

3. Выявить последовательность, ответственную за амилоидную агрегацию идентифицированного в работе амилоидного белка.

Научная новизна работы

В ходе данной работы с помощью ранее разработанного в нашей лаборатории метода протеомного скрининга PSIA-HPLC-MALDI впервые были выявлены белки-кандидаты на роль функциональных амилоидов в мозге крысы: МВР, FXR1, NSF, STXB1 и RIMS1. С использованием биохимических и гистологических методов было показано, что основной белок миелина MBP функционирует в мозге крысы в амилоидной форме. Выявлена последовательность ответственная за агрегацию MBP. В соответствии с полученными результатами была предложена новая модель структурной организации компактного миелина, в состав которого входят амилоидные фибриллы белка MBP.

Теоретическая и практическая значимость

Представленный в данной работе универсальный метод протеомного скрининга можно применить для идентификации патологических и функциональных амилоидов в различных организмах, что позволяет расширить наши представления о физиологической значимости амилоидов в живых организмах, в целом, и в мозге млекопитающих, в частности. Обнаружение амилоидной природы белка MBP, в свою очередь, способствует большему пониманию роли данного белка в формировании и функционировании миелина в ЦНС. Помимо этого, полученные результаты могут иметь важное значение в понимании механизмов развития демиелинизирующих заболеваний, включая рассеянный склероз.

Методы исследования

В ходе выполнения работы был использован широкий спектр молекулярно-генетических методов (генно-инженерные методы клонирования генов и конструирования плазмид, полимеразная цепная реакция, трансформация дрожжевых и бактериальных клеток); биохимических методов исследования белков (получение рекомбинантных белков, электрофорез в полиакриламидном и агарозном геле, иммуноблотинг, иммунопреципитация); методов микроскопии (поляризационная, флуоресцентная и электронная); иммуногистохимического анализа и статистической обработки данных. Также в исследовании был применен ранее разработанный в нашей лаборатории метод протеомного скрининга и идентификации амилоидов с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии, совмещенной с масс-спектрометрией.

Положения, выносимые на защиту

1. Выявлены белки, формирующие агрегаты в мозге крысы R. norvégiens.

детергент-устойчивые амилоидоподобные

2. Показано, что белок МВР функционирует в амилоидной форме в мозге крысы, и предложена новая модель структурной организации миелина.

3. Выявлен центральный фрагмент белка МВР, определяющий амилоидные свойства этого белка.

Апробация работы

Результаты работы представлены в следующих статьях:

1. Ryzhova, T.A., Sopova, J.V., Zadorsky, S.P., Siniukova, V.A., Sergeeva, A.V., Galkina, S.A., Nizhnikov, A.A., Shenfeld, A.A., Volkov, K.V. & Galkin, A.P. (2018). Screening for amyloid proteins in the yeast proteome. Current Genetics, 64(2), 469-478.

2. Galkin, A.P., Velizhanina, M.E., Sopova, Y.V., Shenfeld, A.A. & Zadorsky, S.P. (2018). Prions and Non-infectious Amyloids of Mammals - Similarities and Differences. Biochemistry (Moscow), 83(10), 1184-1195.

3. Sopova, J.V., Koshel, E.I., Belashova, T.A., Zadorsky, S.P., Sergeeva, A.V., Siniukova, V.A., Shenfeld, A.A., Velizhanina, M.E., Volkov, K.V., Nizhnikov, A.A., Kachkin, D.V., Gaginskaya, E.R. & Galkin, A.P. (2019). RNA-binding protein FXR1 is presented in rat brain in amyloid form. Scientific Reports, 9(1), 1-14.

Материалы работы были представлены на Российских и международных конференциях: «Международная научная конференция «Ломоносов-2016»» (2016, Москва, Россия); «Prion 2018» (2018, Сантьяго-де-Компостелла, Испания); «Актуальные проблемы трансляционной биомедицины - 2018» (2018, Санкт-Петербург, Россия); «VII съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 100-летию кафедры генетики СПбГУ, и ассоциированные симпозиумы» (2019, Санкт-Петербург, Россия); а также в научных школах-конференциях: «Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых: Биология -наука XXI века» (2016, Пущино, Россия); «X Всероссийский конгресс молодых ученых-биологов «Симбиоз-Россия-2017»» (2017, Казань, Россия); «XX Зимняя молодежная школа ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии» (2019, Санкт-Петербург, Россия).

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 99 страницах и состоит следующих разделов: Оглавление, Список сокращений, Введение, Обзор литературы, Материалы и методы, шесть глав Результатов собственных исследований, Обсуждение результатов, Выводы, Список литературы и

Приложение. В список литературы включен 241 источник. Работа иллюстрирована двумя таблицами и 16 рисунками. Приложение к диссертации содержит 5 рисунков.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Амилоиды

1.1.1 Определение и общие характеристики

Амилоиды представляют собой белковые фибриллы, имеющие межмолекулярную поперечную кросс ß-структуру, в которой ß-цепи ориентированы перпендикулярно оси фибрилл (по: Sipe et al., 2016). Эти структуры исходно были открыты и охарактеризованы как внеклеточные патологические белковые отложения, вызывающие тяжелые заболевания -амилоидозы (Buxbaum & Linke, 2012). Изучение амилоидов в контексте патологических нарушений выявило ряд особенностей, которые отличают их от других белковых филаментов и агрегатов. Так, амилоидные фибриллы специфически окрашиваются краситеями Конго красный (CR) (Pras et al., 1968), тиофлавин T и S (ThT/S) (Elghetany & Saleem, 1988; Westermark et al., 1999); также они характеризуются устойчивостью к протеазам (Bolton et al., 1982; Collinge et al., 1996) и обработке ионными детергентами, такими как додецилсульфат натрия (SDS) и лаурилсаркозинат натрия (Sarkosyl) (Kryndushkin et al., 2003). Эти и другие универсальные особенности амилоидов послужили основой к созданию различных подходов, направленных на диагностику амилоидозов и изучение белков с упорядоченной кросс-ß структурой. Также развитие данных методов поспособствовало выявлению не только новых патологических, но и функциональных амилоидов, благодаря чему стало приходить понимание, что белки в амилоидной форме могут регулировать жизненно-важные процессы.

1.1.1.1 Структура амилоидов. Модели строения амилоидных фибрилл

Амилоидные фибриллы, изолированные из тканей или полученные in vitro, как следует из данных электронной и атомно-силовой микроскопии, представлены в виде неразветвленных белковых цепочек шириной 5-15 нм и длинной до нескольких микрометров (Toyama & Weissman, 2011). Они, как правило, состоят из нескольких протофиламентов, каждый приблизительно 2-7 нм в диаметре, которые связаны и переплетены друг с другом. Иногда встречаются амилоиды, представленные одним протофиламентом (Wasmer et al., 2008). При проведении рентгено-структурного анализа (РСА) в амилоидных фибриллах выявляется характерный кросс^-дифракционный паттерн с двумя основными линиями на расстоянии 4,7 и 10 Ä, что отражает характер укладки амилоидных фибрилл: расположенные на расстоянии в 10 Ä друг от друга ß-листы сложены из ß-цепей выстроенных параллельно в регистре и ориентированных перпендикулярно оси фибриллы на расстоянии 4,7 Ä (Рисунок 1). Благодаря этому фибриллы имеют характерную поперечную исчерченность. ß-цепи внутри каждого ß-листа

связаны друг с другом за счет водородных связей между спаренными карбонильными и амидными группами. При образовании межмолекулярной Р-структуры последовательности взаимодействующих мономеров могут выстраиваться в параллельной или антипараллельной ориентации (Maji et al., 2009; Galkin et al., 2018). Важно отметить, что одни и те же белки могут формировать различные варианты амилоидной укладки, т.е. полиморфы. Как показано на примере пептида Лр, транстиретина или сывороточного амилоида А на спектр разнообразия морфологии фибрилл влияют внешние факторы (Close et al., 2018). Интересно, что амилоидные полиморфы могут отличаться друг от друга и степенью патогенности при развитии амилоидозов (Annamalai et al., 2016).

Электронная микрофотография Схематическое изображение Дифракционная картина кросс-амилоидных фибрилл кросс-p структуры Р структуры

Рисунок 1. Структура амилоидных фибрилл (Рисунок из: Greenwald & Riek, 2010).

Доктор А. Каява предложил «арочную модель» строения амилоидных протофиламентов. «Р-арками» он назвал участки белковых мономеров, являющиеся компонентами амилоидных трактов (Kajava et al., 2010). Согласно «арочной» модели, амилоид-формирующие участки мономеров в составе фибрилл состоят из «стенок и свода арки», которые соответствуют мотиву Р-цепь-поворот-Р-цепь. Так, выделяют двуслойные «Р-аркады», в которых Р-листы образованы мономерами двух Р-цепей, лежащих вдоль оси протофиламентов, причем все цепи уложены в регистре параллельно друг другу. Данную организацию имеют некоторые полиморфы фибрилл Ар, формирование и накопление которых в мозге человека связано с болезнью Альцгеймера (Paravastu et al., 2008). Многослойные амилоидные фибриллы, составленные из трех и более Р-листов, образуются при полимеризации полипептидов с несколькими Р-цепями, соединенными поворотами в плоскости, перпендикулярной оси фибриллы (Wang, et al., 2005). К амилоидам данного типа относятся дрожжевые Ure2, Sup35, человеческий a-synuclein и др (по: Kajava et al., 2010).

Существует также особый тип укладки амилоидных фибрилл, образованных не в-арками, а в-спиралями - так называемые в-соленоиды. Данную структуру имеют амилоидные фибриллы белка Het-s гриба Podospora anserina, мономеры которого представлены четырьмя в-цепями, уложенными спирально в два слоя (Wasmer, 2008). Левозакрученные в-спирали мономеров этого белка связаны друг с другом за счёт формирования межмолекулярных в-структур, которые формируются между верхним и нижним витками спирали двух мономеров. На основании результатов криоэлектронной микроскопии (cryo-EM) и РСА недавно была предложена в-соленоидная модель строения фибрилл человеческого приона PrPSc, которая противоречит модели «параллельных в регистре в-цепей» (Baskakov et al., 2019). Авторы этой работы полагают, что фибриллы PrPSc состоят из четырехслойных в-спиралей. Хотя такая структура может являться одним из многих возможных полиморфов, предполагается, что в-соленоидная организация является наиболее выгодной для фрагментации фибрилл, что способствует инфекционности прионов (Chiti & Dobson, 2017).

1.1.1.2 Механизм образования амилоидов

Процесс амилоидогенеза представляет собой двухэтапную реакцию «нуклеации-элонгации», которая может быть описана как сигма-образная кривая. В процессе нуклеации (lag-фазы) мономеры белка, содержащего как правило неструктурированные последовательности, формируют друг с другом межмолекулярные водородные связи с образованием промежуточных олигомеров (ядер) (Iannuzzi et al., 2015; Lee et al., 2007). Эта стадия является термодинамически невыгодной и служит одним из факторов, ограничивающих скорость образования фибрилл. Как только высокоэнергетическое ядро сформировалось, дальнейшее добавление мономеров к ядру становится термодинамически благоприятным, и это приводит к быстрому росту амилоидных протофибрилл, что соответствует фазе элонгации, которая завершается выходом на плато, что связано со спадом концентрации мономеров в смеси (Blanco et al., 2012). Рост амилоидных протофибрилл может представлять собой как простое добавление мономеров к ядру (первичная нуклеация), так и быстрый автокаталитический процесс (вторичная нуклеация), когда за счет фрагментации протофибрилл и появления новых точек нуклеации увеличивается скорость агрегации (Foderá et al., 2008). Вторичная нуклеации характерна для так называемых инфекционных амилоидов (прионов) (Lansbury & Caughey, 1995). Расщепление протофибрилл на олигомеры обеспечивает постоянное «размножение» амилоидных частиц (Kushnirov & Ter-Avanesyan, 1998). В конечном итоге, образованные таким образом амилоидные протофибриллы связываются друг с другом, формируя фибриллы.

1.1.1.3 Влияние аминокислотной последовательности на амилоидогенез

Возможность формирования ß-складчатой структуры определяется аминокислотной последовательностью белка (Ivanova et al., 2004; Pedersen et al., 2004). ß-цепи в составе амилоидных фибрилл, как правило, образованы не всей полипептидной цепью белка, а только определенными амилоид-формирующими последовательностями. На основании экспериментальных данных известно, что амилоидогенные последовательности в нативном неамилоидном состоянии, как правило, не структурированы (Tompa, 2009). Такие аминокислоты как глутамин (Q) и аспарагин (N) способны вносить вклад во внутреннюю неупорядоченность пептидной последовательности и, как следствие, прямо влиять на ее амилоидные свойства (Michelitsch & Weissman, 2000). Например, заболевание хорея Хантингтона ассоциировано с экспансией трёхнуклеотидных последовательностей, кодирующих глутамин. В результате такой экспансии у некоторых людей формируются поли-Q тракты, содержащие более сотни остатков глутамина. Поли-Q последовательности отщепляются от белка Хантингтина и формируют в нейронах цитотоксичные амилоидные агрегаты, причем тяжесть заболевания коррелирует с длиной полиглутаминового тракта (Perutz & Windle, 2001). Также известно, что точковая аминокислотная замена незаряженного аминокислотного остатка на пролин в составе белковой последовательности вносит негативный вклад в формирование стабильной вторичной структуры мономеров и тем самым способствует увеличению конформационной нестабильности (Theillet et al., 2013). Это объясняется тем, что неканоническая аминогруппа пролина не способна формировать водородные связи. По той же причине встраивание пролина в состав амилоидогенной последовательности препятствует формированию ß-цепи (Toombs et al., 2010). Аминокислоты, которые предотвращают неконтролируемую агрегацию белков, располагаясь рядом с амилоидогенной последовательностью или внутри нее, именуют "gatekeepers" (Rousseau et al., 2006). Помимо пролина к ним также относятся заряженные аминокислоты (Schmittschmitt & Scholtz, 2003; Aguilera et al., 2016). Например, показано, что мутации, понижающие положительный заряд белковой молекулы, способствуют формированию ß-складчатой структуры, при этом противоположный эффект имеют мутации, повышающие положительный локальный заряд (Chiti et al., 2002). Белки с высоким содержанием заряженных аминокислот могут быть склонны к агрегации тогда, когда множество положительно и отрицательно заряженных остатков в совокупности нейтрализуют суммарный заряд молекулы (по: Owen et al., 2019). В таких условиях отталкивание между различными белковыми молекулами минимизировано, что облегчает их связывание друг с другом. Вместе с тем считается, что структурному переходу белка из неупорядоченного состояния в стабильную кросс-ß структуру могут способствовать электростатические взаимодействия положительно заряженных белковых цепей с отрицательно заряженными небелковыми молекулами. Например, в исследованиях in

vitro было показано, что отрицательно заряженные гликозаминогликаны и мембранные фосфолипиды способны стимулировать и ускорять образование амилоидных фибрилл белков IAPP и Aß (Knight & Miranker, 2004; Jayasinghe & Langen, 2005; Iannuzzi et al., 2015).

Важно отметить, что короткие потенциально амилоидогенные регионы представлены во многих белках, однако образовывать амилоидные фибриллы in vivo способны немногие белки. Это объясняется тем, что склонные к агрегации участки чаще всего скрыты внутри свернутой белковой молекулы и не могут вступать во взаимодействие с другими белками (Linding et al., 2004). Предложена гипотеза, согласно которой в некоторых глобулярных белках в условиях временного рефолдинга, опосредованного мутацией, или изменением внешних условий, эти ранее скрытые амилоидогенные регионы раскрываются и беспрепятственно вступают в ассоциацию друг с другом (по: Chiti & Dobson, 2009). В пользу этой гипотезы свидетельствуют результаты исследований in vitro, моделирующих агрегацию белков транстиретина и ß2-микроглобулина, патологическая агрегация которых вызывает системные амилоидозы (Eakin et al., 2006; Sekijima et al., 2005). В некоторых случаях амилоидогенные последовательности с неупорядоченной структурой образуются вследствие протеолитического расщепления белков-предшественников, как в случае с пептидом-Aß и фрагментом белка гелзолин (Chow et al., 2011; Solomon et al., 2012).

1.1.1.4 Методы детекции и идентификации амилоидов

Основные современные подходы, направленные на исследование амилоидных свойств белков in vivo, включают в себя использование амилоид-специфических красителей, например CR, который связывается с белковыми агрегатами как in vivo, так и in vitro (по: Yakupova et al., 2019). Этот метод дополняют анализом двойного лучепреломления в поляризованном свете для исключения ложноположительных результатов (Wu et al., 2007). Также амилоиды характеризуются специфическим связыванием флуоресцентных красителей ThT и ThS (Elghetany & Saleem, 1988; Westermark et al., 1999). ThT, в свою очередь, применяется не только в гистологических экспериментах, но и при исследовании динамики образования амилоидных фибрилл in vitro (LeVine, 1999). В основе работы этих красителей лежит молекулярное сродство к уникальной, и в то же время универсальной для всех амилоидов структуре, представленной ß-цепями, уложенными перпендикулярно оси фибриллы. Необходимо отметить, что ThT и ThS недостаточно специфичны и могут распознавать не только амилоидные структуры (Wolfe et al., 2010; Siniukova et al., 2022). Помимо этого, в последнее время для анализа амилоидных свойств белков часто стали использовать анти-конформационные антитела OC и А11, которые характеризуются аффинностью к амилоидным фибриллам и олигомерам, соответственно (Glabe,

2004; Perchiacca et al., 2012). Данные антитела могут применяться для детекции амилоидных конформеров in situ, а также в исследованиях in vitro, например при Immuno-Gold окрашивании фибрилл с использованием электронной микроскопии (Clos et al., 2010, Altamirano-Bustamante et al., 2020). В настоящее время специфичность данных антител показана только для некоторых амилоидов, поэтому их универсальность остается под вопросом. Также в исследовании амилоидных фибрилл особую роль играют структурные методы: дифракция рентгеновских лучей (Hameetha et al., 2012), криоэлектронная микроскопия (Gremer et al., 2017), твердофазная ЯМР спектроскопия (Qiang et al., 2012). К сожалению, далеко не всегда эти методы применимы для анализа структуры фибрилл in vivo или ex vivo (Iadanza et al., 2018). В связи с этим анализ связывания белка с CR и двойного лучепреломления в поляризованном свете (Bennhold, 1922) остаётся на данный момент основным и наиболее распространенным методом для подтверждения амилоидных свойств белка в организме (Yakupova et al., 2019).

Общим биохимическим свойством всех амилоидов является их устойчивость к обработке ионными детергентами, такими как SDS и Sarkosyl (Kryndushkin et al., 2003). Эта универсальная особенность амилоидов послужила основой к созданию метода полуденатурирующего гель-электрофореза в агарозном геле (SDD-AGE), который позволяет в электрическом поле разделять по размеру фибриллы, предварительно обработанные ионным детергенттом при комнатной температуре (Bagriantsev et al., 2006). Так, детергент-устойчивые белковые агрегаты на геле детектируются в виде высокомолекулярных полос («шмеров»), тогда как другие белковые агрегаты и комплексы расщепляются до мономеров.

Подходы, направленные на проверку амилоидных свойств белков, могут применяться как в диагностике амилоид-ассоциированных патологий, так и для идентификации новых белков с упорядоченной кросс-Р структурой. За последние десятилетия список белков с выявленной и подтвержденной амилоидной структурой in vivo пополнился, однако эти исследования носят разрозненный, несистемный характер (Fowler et al., 2006; Maji et al., 2009; Schwarzman et al., 2004). В этой связи встает вопрос о необходимости создания методов, направленных на идентификацию амилоидов во всем протеоме. Так, в лаборатории М.Д. Тер-Аванесяна был предложен метод выделения обогащенной амилоидами фракции SDS-устойчивых белковых агрегатов из лизата дрожжевых клеток. Данный метод позволил выявить амилоидные агрегаты белка Sup35, возникающие при его сверхпродукции, однако для идентификации минорных амилоидных белков этот подход оказался недостаточно чувствительным (Kushnirov et al., 2006). Позднее на базе этого метода был разработан подход TAPI (Technique for Amyloid Purification and Identification), позволяющий идентифицировать амилоиды in vivo (Kryndushkin et al., 2013). В этом методе осажденную ультрацентрифугированием детергент-устойчивую белковую фракцию

разделяли методом нативного электрофореза в ПААГе, при этом не вошедшую в гель смесь высокомолекулярных белковых комплексов выделяли из геля, очищали от примесей и идентифицировали с помощью масс-спектрометрии. Этот метод позволял выявлять белки, формирующие амилоидоподобные агрегаты in vivo. К сожалению, для этого метода характерна невысокая чувствительность и низкая воспроизводимость результатов. Вероятно, это связано с неконтролируемыми потерями при выделении белковых агрегатов из геля. Совместно с лабораторией М.Д. Тер-Аванесяна мы разработали метод PSIA (Proteomic Screening for Identification of Amyloid proteins) (Nizhnikov et al., 2014), который также базируется на использовании ионных детергентов для изоляции и идентификации амилоидов. Позднее мы предложили более чувствительную модификацию метода PSIA-HPLC-MALDI (представлен в разделе «Материалы и методы») (Sopova et al., 2019). При использовании данного метода фракцию SDS-устойчивых белковых агрегатов не наносят на гель, а сразу обрабатывают трипсином, пептиды разделяют с помощью хроматографии и идентифицируют с помощью масс-спектрометрии. Этот протеомный метод позволяет получать воспроизводимые результаты и идентифицировать белки, формирующие SDS-устойчивые амилоидоподобные агрегаты в клетках и тканях различных организмов. Так, с его помощью уже были выявлены амилоиды в протеомах клубеньковых бактерий Rhizobium leguminosarum (Kosolapova et al., 2019), дрожжей Saccharomyces cerevisiae (Ryzhova et al., 2018), семян гороха Pisum sativum L. (Antonets et al., 2020), а также в мозге млекопитающих (Sopova et al., 2019).

Для предсказания наличия потенциально амилоидогенных последовательностей в составе белка широко используются биоинформатические алгоритмы. Как было сказано ранее, склонность к формированию амилоидной структуры закодирована в аминокислотной последовательности. В связи с этим было предложено множество биоинформатических подходов, предсказывающих амилоидогенность анализируемых белков. Некоторые из этих методов учитывают набор физико-химических свойств аминокислотных остатков, таких как гидрофобность и заряд для оценки склонности к формированию ß-структур (Conchillo-Sole et al., 2007; Tartaglia & Vendruscolo, 2008). Другие подходы ориентированы на предсказании амилоидогенных участков, основываясь на экспериментально полученных данных об агрегации коротких пептидов (Maurer-Stroh et al., 2010). Также разработан алгоритм, который осуществляет поиск участков белков, способных формировать несколько ß-цепей, образующих ß-арку (Ahmed et al., 2015). Большинство существующих на сегодняшний день биоинформатических подходов отличается друг от друга заданными параметрами поиска амилоидогенных регионов, однако из-за высокой частоты ложноположительных результатов биоинформатические алгоритмы используются как вспомогательный инструмент. Они достаточно успешно предсказывают

способность коротких пептидов формировать амилоидные фибриллы in vitro, но не позволяют выявлять белки, которые образуют функциональные или патологические амилоиды in vivo.

1.1.2 Многообразие амилоидов

Долгое время амилоиды рассматривались исключительно в контексте патологических нарушений - амилоидозов, которые сопровождаются накоплением амилоидных агрегатов в тканях (по: Buxbaum & Linke, 2012). Стоит отметить, что в соответствии с современной медицинской классификацией болезней к «амилоидозам» относят патологии, связанные с образованием межклеточных белковых отложений, тогда как внутриклеточное накопление амилоидных агрегатов связывают с «амилоидоподобными» заболеваниями (Sipe et al., 2014). В зависимости от локализации в тканях человека все амилоидозы можно разделить на локальные и системные (Sipe et al., 2010). При системных амилоидозах патологические фибриллы аккумулируются в различных органах и тканях (Falk et al., 1997). У человека они могут возникнуть, в частности, в результате агрегации мутантных форм белков, как в случае семейной формы транстиретин (TTR)-ассоциированного амилоидоза. Значительно чаще отмечаются патологические амилоидозы, связанные с патологическим формированием фибрилл белка «дикого типа», например, ß2-микроглобулина, легких цепей иммуноглобулинов, и острофазного белка сывороточного амилоида А (Drüeke, 2000; Lu et al., 2014; Palladini & Merlini, 2009). Амилоидная агрегация немутантного белка, ассоциированная с т.н. спорадическими амилоидозами, возникает по причине его сверхпродукции, увеличения локальной концентрации или модификации в ответ на стресс на фоне других патологических процессов (Galkin & Sysoev, 2021). Локальные амилоидозы характеризуются патологическим накоплением амилоидных агрегатов в отдельно взятой ткани или органе. Среди них наибольшую известность имеют нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, ассоциированная с накоплением амилоидного пептида ß (Aß), болезни Паркинсона и Хантингтона, связанные с патологической агрегацией белков а-синуклеина и хантингтина, соответственно (Glenner & Wong, 1984; Saunders & Bottomley, 2009; Stefanis, 2012). Эти патологии чаще всего возникают у пожилых людей. Согласно медицинской классификации, данные нейродегенеративные заболевания не принято называть амилоидозами, так как они имеют сложную и не до конца выясненную этиологию. В связи с тем, что в развитых странах прослеживается тенденция увеличения средней продолжительности жизни, частота встречаемости этих заболеваний постоянно растет (Hebert et al., 2013). По этой причине амилоиды и ассоциированные с ними патологии являются объектом пристального внимания современной биомедицины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шенфельд Александр Анатольевич, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Захаров, И.А., Кожин, С.А., Кожина, Т.Н. и Фёдорова, И.В. (1987). Сборник методик по генетике дрожжей-сахаромицетов. Наука. - Л., 143.

2. Aggarwal, S., Snaidero, N., Pähler, G., Frey, S., Sánchez, P., Zweckstetter, M., Simons, M. (2013). Myelin Membrane Assembly Is Driven by a Phase Transition of Myelin Basic Proteins Into a Cohesive Protein Meshwork. PLoS Biology, ¡¡(б).

3. Aggarwal, S., Yurlova, L., & Simons, M. (2011). Central nervous system myelin: Structure, synthesis and assembly. Trends in Cell Biology, 21(10), 585-593.

4. Aguilera, P., Marcoleta, A. Lobos-Ruiz, P., Arranz, R., Valpuesta, J.M., Monasterio, O. & Lagos, R. (201б). Identification of Key Amino Acid Residues Modulating Intracellular and In vitro Microcin E492 Amyloid Formation. Front Microbiol. Z, 35.

5. Ahmed, A.B., & Kajava, A.V. (2013). Breaking the amyloidogenicity code: Methods to predict amyloids from amino acid sequence. FEBSLetters, 58Z(8), 1089-1095.

6. Ahmed, A.B., Znassi, N., Château, M.T., & Kajava, A.V. (2015). A structure-based approach to predict predisposition to amyloidosis. Alzheimer's and Dementia, ¡¡(б), б81-б90.

7. Allen, K D., Wegrzyn, R.D., Chernova, T.A., Müller, S., Newnam, G.P., Winslett, P.A., Wittich, K.B., Wilkinson, K D. and Chernoff, Y.O. (2005). Hsp70 Chaperones as Modulators of Prion Life Cycle. Novel Effects of Ssa and Ssb on the Saccharomyces cerevisiae Prion [PSI+]. Genetics, ¡69(3), 12271242.

8. Altamirano-Bustamante, N.F., Garrido-Magaña, E., Morán, E., Calderón, A., Pasten-Hidalgo, K., Castillo-Rodríguez, R.A., Rojas, G., Lara-Martínez, R., Leyva-García, E., Larralde-Laborde, M., Domíguez, G., Murata, C., Margarita-Vazquez, Y., Altamirano-Bustamante, M.M. (2020). Protein-conformational diseases in childhood: Naturally-occurring hIAPP amyloid-oligomers and early ß-cell damage in obesity and diabetes. PLoS One, ¡5(8): e0237667.

9. Annamalai, K., Gührs, K.H., Koehler, R., Schmidt, M., Michel, H., Loos, C., Fändrich, M. (201б). Polymorphism of Amyloid Fibrils in Vivo. Angewandte Chemie - International Edition, 55(15), 4822-4825.

10. Antonets, K.S., Belousov, M.V., Sulatskaya, A.I., Belousova, M.E., Kosolapova, A.O., Sulatsky, M.I., Andreeva, E.A., Zykin, P.A., Malovichko, Y.V., Shtark, O.Y., Lykholay, A.N., Volkov, K.V., Kuznetsova, I.M., Turoverov, K.K., Kochetkova, E.Y., Bobylev, AG. & Nizhnikov, A.A. (2020). Accumulation of storage proteins in plant seeds is mediated by amyloid formation. PLoS Biol, ¡8(7), e3000564.

11. Antonets, K.S., Sargsyan, H.M. & Nizhnikov, A.A. (2016). A Glutamine/Asparagine-Rich Fragment of Gln3, but not the Full-Length Protein, Aggregates in Saccharomyces cerevisiae. Biochemistry (Mosc), 8¡(4):407-13.

12. Armati, P & Mathey, E. (2010). The Biology of Oligodendrocytes. Cambridge University Press.

13. Bagriantsev S.N., Kushnirov V. V., Liebman S.W. (2006) Analysis of Amyloid Aggregates Using Agarose Gel Electrophoresis. Methods Enzymol. 412, 33-48.

14. Bakhti, M., Snaidero, N., Schneider, D., Aggarwal, S., Möbius, W., Janshoff, A., Eckhardt, M., Nave, K-A., Simons, M. (2013). Loss of electrostatic cell-surface repulsion mediates myelin membrane adhesion and compaction in the central nervous system. Proc Natl Acad Sci U S A., 110(8), 3143-8.

15. Baron, W., & Hoekstra, D. (2010). On the biogenesis of myelin membranes: Sorting, trafficking and cell polarity. FEBSLetters, 584(9), 1760-1770.

16. Baskakov, I.V., Caughey, B., Requena, J.R., Sevillano, A.M., Surewicz, W.K., & Wille, H. (2019). The prion 2018 round tables (I): the structure of PrPSc. Prion, 13(1), 46-52.

17. Baumann, N., & Pham-Dinh, D. (2001). Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. Physiological Reviews, 81(2), 871-927.

18. Baxa, U. (2008). Structural Basis of Infectious and Non-Infectious Amyloids. Current Alzheimer Research, 5(3), 308-318.

19. Benkemoun, L., Sabate, R., Malato, L., Reis, S.D., Dalstra, H., Saupe, S.J. & Maddelein, M-L. (2006). Methods for the in vivo and in vitro analysis of [Het-s] prion infectivity. Methods, 39(1), 61-7.

20. Bennhold, H. (1922). Eine spezifische Amyloidfarbung mit Kongorot. Munch Med Wochenschr, 69, 1537-8.

21. Benson, M D., Buxbaum, J.N., Eisenberg, D.S., Merlini, G., Saraiva, M.J.M., Sekijima, Y., Sipe, J.D. & Westermark, P. (2020). Amyloid nomenclature 2020: update and recommendations by the International Society of Amyloidosis (ISA) nomenclature committee. Amyloid, 27(4):217-222.

22. CervanteBerchowitz, L.E., Walker, M.R., Kabachinski, G., Carlile, T.M., Gilbert, W.V., Schwartz, T.U., & Amon, A. (2015). Regulated formation of an amyloid-like translational repressor governs gametogenesis. Cell., 163(2), 406-418.

23. Blanco, L P., Evans, L.M., Smith, D.L., Badtke, P.M. & Chapman, R.M. (2012). Diversity, biogenesis and function of microbial amyloids. Trends in Microbiology, 23(1), 1-7.

24. Boggs, J.M. (2006). Myelin basic protein: A multifunctional protein. Cellular and Molecular Life Sciences, 63(17), 1945-1961.

25. Bolton, B.C., McKinley, M P. & Prusiner, S B. (1982). Identification of a protein that purifies with the scrapie prion. Science, 218(4579), 1309-11.

26. Bronstein, J.M., Tiwari-Woodruff, S., Buznikov, A.G., & Stevens, D.B. (2000). Involvement of OSP/claudin-11 in oligodendrocyte membrane interactions: Role in biology and disease. Journal of Neuroscience Research, 59(6), 706-711.

27. Butterfield, S.M. & Lashuel, H.A. (2010). Amyloidogenic protein-membrane interactions: mechanistic insight from model systems. Angew Chem Int Ed Engl., 49(33), 5628-54.

28. Buxbaum, J.N., & Linke, R.P. (2012). A molecular history of the amyloidoses. Journal of Molecular Biology, 421(2-3), 142-159.

29. Hammond, C. (2014). Neuron-glial cell cooperation. Cellular andMolecular Neurobiology, 2435.

30. Campagnoni, A.T., Pribyl, T.M., Campagnoni, C.W., Kampf, K., Amur-Umarjee, S., Landry, C.F., Kitamura, K. (1993). Structure and developmental regulation of Golli-mbp, a 105-kilobase gene that encompasses the myelin basic protein gene and is expressed in cells in the oligodendrocyte lineage in the brain. Journal of Biological Chemistry, 268(7), 4930-4938.

31. Campagnoni, A.T., & Skoff, R.P. (2001). The Pathobiology of Myelin Mutants Reveal Novel Biological Functions of the MBP and PLP Genes. Brain Pathology, 11(1), 74-91.

32. Cervantes, S.A., Bajakian, T.H., Soria, M.A., Falk, A.S., Service, R.J., Langen, R. & Siemer, A.B. (2016). Identification and Structural Characterization of the N-terminal Amyloid Core of Orb2 isoform A. SciRep., 6, 38265.

33. Chirinskaite, V.A., Siniukova, V.A., Velizhanina, M.E., Sopova, J.V., Belashova, T.A., Zadorsky, S.P. (2020). STXBP1 forms detergent-resistant aggregates in rat brain and demonstrates amyloid properties in bacterial expression system. Prion. under revision

34. Chiti, F., Calamai, M., Taddei, N., Stefani, M., Ramponi, G., & Dobson, C M. (2002). Studies of the aggregation of mutant proteins in vitro provide insights into the genetics of amyloid diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 99, 16419-16426.

35. Chiti, F., & Dobson, C. (2017). Amyloid Formation, Protein Homeostasis, and Human Disease: A Summary of Progress Over the Last Decade. Annual Review of Biochemistry, 86(1), 1-42.

36. Chiti, F., & Dobson, C. M. (2009). Amyloid formation by globular proteins under native conditions. Nature Chemical Biology, 5(1), 15-22.

37. Chow, E., Mottahedeh, J., Prins, M., Ridder, W., Nusinowitz, S. & Bronstein, J. M. (2005). Disrupted compaction of CNS myelin in an OSP/Claudin-11 and PLP/DM20 double knockout mouse. Molecular and Cellular Neuroscience, 29(3), 405-413.

38. Chow, V.W., Mattson, M.P., Wong, P.C., & Gleichmann, M. (2011). An Overview of APP Processing Enzymes and Products. Neuromolecular Medicine, 12, 1-12.

39. Clos, A.L., Lasagna-Reeves, C.A., Wagner, R., Kelly, B., Jackson, G.R. & Kayed, R. (2010). Therapeutic removal of amyloid deposits in cutaneous amyloidosis by localised intra-lesional injections of anti-amyloid antibodies. Exp Dermatol., 19(10), 904-11.

40. Close, W., Neumann, M., Schmidt, A., Hora, M., Annamalai, K., Schmidt, M., Fandrich, M. (2018). Physical basis of amyloid fibril polymorphism. Nature Communications, 9(1), 1-7.

41. Cogen, A.L., Yamasaki, K., Muto, J., Sanchez, K.M., Alexander, L.C., Tanios, J., Lai, Y., Kim, J.E., Nizet, V. & Gallo, R.L. (2010). Staphylococcus epidermidis antimicrobial delta-toxin (phenol-

soluble modulin-gamma) cooperates with host antimicrobial peptides to kill group A Streptococcus. PLoS One, 5(1), e8557

42. Cohen, S.R., Herndon, R.M. & McKhann, G.M. (1976). Myelin basic protein in cerebrospinal fluid as an indicator of active demyelination. Transactions of the American Neurological Association, 101, 45-7.

43. Collinge, J., Sidle, K.C., Meads, J., Ironside, J. & Hill, A.F. (1996). Molecular analysis of prion strain variation and the aetiology of 'new variant' CJD. Nature, 383(6602), 685-90.

44. Colman, D.R., Kreibich, G., Frey, A.B. & Sabatini, D.D. (1982). Synthesis and incorporation of myelin polypeptides into CNS myelin. Journal of Cell Biology, 95(2), 598-608.

45. Conchillo-Sole, O., de Groot, N.S., Aviles, F.X., Vendrell, J., Daura, X., & Ventura, S. (2007). AGGRESCAN: A server for the prediction and evaluation of "hot spots" of aggregation in polypeptides. BMC Bioinformatics, 8.

46. Coustou, V., Deleu, C., Saupe, S. & Begueret, J. (1997). The protein product of the het-s heterokaryon incompatibility gene of the fungus Podospora anserina behaves as a prion analog. Proc Natl Acad Sci U S A, 94(18), 9773-8.

47. De Angelis, D.A., & Braun, P.E. (2002). 2',3'-Cyclic Nucleotide 3'-Phosphodiesterase Binds to Actin-Based Cytoskeletal Elements in an Isoprenylation-Independent Manner. Journal of Neurochemistry, 67(3), 943-951.

48. De Vries, H., De Jonge, J.C., Schrage, C., Van Der Haar, M.E., & Hoekstra, D. (1997). Differential and cell development-dependent localization of myelin mRNAs in oligodendrocytes. Journal of Neuroscience Research, 47(5), 479-488.

49. Denninger, A.R., Breglio, A., Maheras, K.J., Leduc, G., Cristiglio, V., Deme, B. & Kirschner, D.A. (2015). Claudin-11 Tight Junctions in Myelin Are a Barrier to Diffusion and Lack Strong Adhesive Properties. Biophysical Journal, 109(7), 1387-1397.

50. Derkatch, I.L., Bradley, M.E., Hong, J.Y. & Liebman S.W. (2001). Prions affect the appearance of other prions: the story of [PIN(+)]. Cell, 106(2), 171-82.

51. Drüeke, T.B. (2000). ß 2-Microglobulin and amyloidosis. Nephrology Dialysis Transplantation, 15, 17-24.

52. Eakin, C.M., Berman, A.J., & Miranker, A.D. (2006). A native to amyloidogenic transition regulated by a backbone trigger. Nature Structural and Molecular Biology, 13(3), 202-208.

53. Egge, N., Muthusubramanian, A. & Cornwall, G.A. (2015). Amyloid properties of the mouse egg zona pellucida. PLoS ONE, 10(6), 1-19.

54. Elghetany, M.T., & Saleem, A. (1988). Methods for staining amyloid in tissues: A review. Biotechnic and Histochemistry, 63(4), 201-212.

55. England, J.D., Gamboni, F., Levinson, S.R. & Finger, T.E. (1990). Changed distribution of

sodium channels along demyelinated axons. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 87(17), 6777-6780.

56. Erskine, E., MacPhee, C.E. & Stanley-Wall, N.R. (2018). Functional Amyloid and Other Protein Fibers in the Biofilm Matrix. J Mol Biol., 430(20), 3642-3656.

57. Feng, J.M., Givogri, I. M., Bongarzone, E.R., Campagnoni, C., Jacobs, E., Handley, V.W. & Campagnoni, A.T. (2000). Thymocytes Express the golli Products of the Myelin Basic Protein Gene and Levels of Expression Are Stage Dependent. The Journal of Immunology, 165(10), 5443-5450.

58. Fernandes, A.O., Campagnoni, C.W., Kampf, K., Feng, J.M., Handley, V.W., Schonmann, V. & Campagnoni, A. T. (2004). Identification of a Protein That Interacts with the Golli-Myelin Basic Protein and with Nuclear LIM Interactor in the Nervous System. Journal of Neuroscience Research, 75(4), 461471.

59. Finean, J.B. (1960). Electron microscope and X-ray diffraction studies of the effects of dehydration on the structure of nerve myelin. JBiophys Biochem Cytol, 8(1), 31-7.

60. Fioriti, L., Myers, C., Huang, Y-Y., Li, X., Stephan, J.S., Trifilieff, P., Colnaghi, L., Kosmidis, S., Drisaldi, B., Pavlopoulos, E. & Kandel, E.R. (2015). The Persistence of Hippocampal-Based Memory Requires Protein Synthesis Mediated by the Prion-like Protein CPEB3. Neuron., 86(6), 1433-48.

61. Fitzner, D., Schneider, A., Kippert, A., Möbius, W., Willig, K. I., Hell, S. W. & Simons, M. (2006). Myelin basic protein-dependent plasma membrane reorganization in the formation of myelin. EMBO Journal, 25(21), 5037-5048.

62. Fodera, V., Librizzi, F., Groenning, M., Van De Weert, M. & Leone, M. (2008). Secondary nucleation and accessible surface in insulin amyloid fibril formation. Journal of Physical Chemistry B, 112(12), 3853-3858.

63. Fowler, D.M., Koulov, A.V., Alory-Jost, C., Marks, M.S., Balch, W.E., & Kelly, J.W. (2006). Functional amyloid formation within mammalian tissue. PLoSBiology, 4(1), 100-107.

64. Fritz, R.B. & Kalvakolanu, I. (1995). Thymic expression of the golli-myelin basic protein gene in the SJL/J mouse. Journal of Neuroimmunology, 57(1-2), 93-99.

65. Fünfschilling, U., Supplie, L.M., Mahad, D., Boretius, S., Saab, A.S., Edgar, J. & Nave, K.A. (2012). Glycolytic oligodendrocytes maintain myelin and long-term axonal integrity. Nature, 485(7399), 517-521.

66. Falk, H., Comenzo, R.L., Skinner, M. (1997). The Systemic Amyloidoses. The New England Journal of Medicine, 63(3), 273-277.

67. Galkin, A.P., Velizhanina, M.E., Sopova, Y.V., Shenfeld, A.A. & Zadorsky, S.P. (2018). Prions and Non-infectious Amyloids of Mammals - Similarities and Differences. Biochemistry (Moscow), 83(10), 1184-1195.

68. Galkin, A.P. & Sysoev, E.I. (2021). Stress Response Is the Main Trigger of Sporadic

Amyloidoses. Int J Mol Sci., 22(8), 4092.

69. Glabe, C.G. (2004). Conformation-dependent antibodies target diseases of protein misfolding. Trends Biochem Sci, 29(10), 542-7.

70. Glenner, G.G., & Wong, C.W. (1984). Alzheimer's disease: Initial report of the purification and characterization of a novel cerebrovascular amyloid protein. Biochemical and Biophysical Research Communications, 120(3), 885-890.

71. Gow, A., Southwood, C.M., Li, J.S., Pariali, M., Riordan, G.P., Brodie, S.E., Lazzarini, R.A. (1999). CNS Myelin and sertoli cell tight junction strands are absent in OSP/claudin-11 null mice. Cell, 99(6), 649-659.

72. Gremer, L., Scholzel, D., Schenk, C., Reinartz, E., Labahn, J., Ravelli, R.B.G. & Schroder, G.F. (2017). Fibril structure of amyloid-b(1-42) by cryoelectron microscopy. Science, 358(6359), 116-119.

73. Greenwald, J & Riek, R. (2010). Biology of amyloid: structure, function, and regulation. Structure., 18(10), 1244-60.

74. Guyonnet, B., Egge, N. & Cornwall, G.A. (2014). Functional amyloids in the mouse sperm acrosome. Mol Cell Biol., 34(14), 2624-34.

75. Habchi, J., Chia, S., Galvagnion, C., Michaels, T.C.T., Bellaiche, M.M.J., Ruggeri, F.S., Sanguanini, M., Idini, I., Kumita, J.R., Sparr, E., Linse, S., Dobson, C.M., Knowles, T.P.J. & Vendruscolo, M. (2018). Cholesterol catalyses Aß42 aggregation through a heterogeneous nucleation pathway in the presence of lipid membranes. Nat Chem., 10(6), 673-683.

76. Hameetha B. Rajamohamedsait, & Einar M. Sigurdsson. (2012). X-ray Fibre Diffraction Studies of Amyloid Fibrils. Methods in Molecular Biology, 849, 1-11.

77. Hammer, N.D., Schmidt, J.C. & Chapman, M.R. (2007). The curli nucleator protein, CsgB, contains an amyloidogenic domain that directs CsgA polymerization. Proc Natl Acad Sci U S A., 104(30), 12494-9.

78. Hamodrakas, S.J., Paulson, J.R., Rodakis, G.C. & Kafatos, F.C. (1983). X-ray diffraction studies of a silkmoth chorion. Int. J. Biol. Macromol., 5, 149-153.

79. Harauz, G. & Boggs, J.M. (2013). Myelin management by the 18.5-kDa and 21.5-kDa classic myelin basic protein isoforms. Journal of Neurochemistry, 125(3), 334-361.

80. Harauz, G. & Libich, D. (2009). The Classic Basic Protein of Myelin - Conserved Structural Motifs and the Dynamic Molecular Barcode Involved in Membrane Adhesion and Protein-Protein Interactions. Current Protein & Peptide Science, 10(3), 196-215.

81. Hartline, D.K. & Colman, D.R. (2007). Rapid Conduction and the Evolution of Giant Axons and Myelinated Fibers. Current Biology, 17(1), 29-35.

82. Hartline, D.K. (2008). What is myelin? Neuron Glia Biology, 4(2), 153-163.

83. Hayden, M.R. & Tyagi, S.C. (2001). "A" is for amylin and amyloid in type 2 diabetes mellitus.

JOP., 2(4), 124-39.

84. Hebda, J.A. & Miranker, A.D. (2009). The interplay of catalysis and toxicity by amyloid intermediates on lipid bilayers: insights from type II diabetes. Annu Rev Biophys., 38, 125-52.

85. Hebert, L.E., Weuve, J., Scherr, P.A. & Evans, D A. (2013). Alzheimer disease in the US (20102015) estimated using the 2010 census. Neurology, 80(19), 1778-1783.

86. Hervas, R., Rau, M.J., Park, Y.P., Zhang, W., Murzin, A.G., Fitzpatrick, J.A.J., Scheres, S.H.W. & Si, K. (2020). Cryo-EM structure of a neuronal functional amyloid implicated in memory persistence in Drosophila. Science, 367(6483), 1230-1234.

87. Hewetson, A., Do, H.Q., Myers, C., Muthusubramanian, A., Sutton, R.B., Wylie, B.J. & Cornwall, G.A. (2017). Functional Amyloids in Reproduction. Biomolecules, 7(3), 46.

88. Iadanza, M.G., Jackson, M.P., Hewitt, E.W., Ranson, N.A. & Radford, S.E. (2018). A new era for understanding amyloid structures and disease. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 19(12), 755773.

89. Iannuzzi, C., Irace, G. & Sirangelo, I. (2015). The effect of glycosaminoglycans (GAGs) on amyloid aggregation and toxicity. Molecules, 20(2), 2510-2528.

90. Iconomidou, V.A., Vriend, G. & Hamodrakas, S.J. (2000). Amyloids protect the silkmoth oocyte and embryo. FEBSLetters, 479(3), 141-145.

91. Iconomidou, V.A., Chryssikos, G.D., Gionis, V., Vriend, G., Hoenger, A. & Hamodrakas, S.J. (2001). Amyloid-like fibrils from an 18-residue peptide analogue of a part of the central domain of the B-family of silkmoth chorion proteins. FEBS Lett., 499(3), 268-73.

92. Iconomidou, V.A. & Hamodrakas, S.J. (2008). Natural protective amyloids. Curr Protein Pept Sci., 9(3), 291-309.

93. Iglesias, A., Bauer, J., Litzenburger, T., Schubart, A. & Linington, C. (2001). T- and B-cell responses to myelin oligodendrocyte glycoprotein in experimental autoimmune encephalomyelitis and multiple sclerosis. Glia, 36(2), 220-234.

94. Inoue, H., Nojima, H. & Okayama, H. (1990). High efficiency transformation of Escherichia coli with plasmids. Gene, 96(1), 23-28.

95. Ishiyama, N., Bates, I.R., Hill, C.M., Wood, D.D., Matharu, P., Viner, N.J., Moscarello, M.A. & Harauz, G. (2001). The effects of deimination of myelin basic protein on structures formed by its interaction with phosphoinositide-containing lipid monolayers. J Struct Biol., 136(1), 30-45.

96. Ivanova, M.I., Sawaya, M.R., Gingery, M., Attinger, A. & Eisenberg, D. (2004). An amyloid-forming segment of ß2-microglobulin suggests a molecular model for the fibril. Proc Natl Acad Sci U S A., 101(29), 10584-10589.

97. Jacobs, EC., Pribyl, T.M., Kampf, K., Campagnoni, C., Colwell, C.S., Reyes, S.D., Campagnoni, A.T. (2005). Region-specific myelin pathology in mice lacking the golli products of the

myelin basic protein gene. Journal of Neuroscience, 25(30), 7004-7013.

98. Jayasinghe, S.A. & Langen, R. (2005). Lipid membranes modulate the structure of islet amyloid polypeptide. Biochemistry, 44(36), 12113-12119.

99. Jeserich, G. & Waehneldt-Kreysing, T.V. (1992). An evolutionary approach to myelin proteins and myelin-forming cells in the vertebrate brain. Biochem Soc Trans., 20(3), 617-21.

100. Kajava, A.V., Baxa, U., & Steven, A C. (2010). B Arcades: Recurring Motifs in Naturally Occurring and Disease-Related Amyloid Fibrils. The FASEB Journal, 24(5), 1311-1319.

101. Kim, J.K., Mastronardi, F.G., Wood, D.D., Lubman, D.M., Zand, R., & Moscarello, M.A. (2003). Multiple sclerosis: an important role for post-translational modifications of myelin basic protein in pathogenesis. Molecular & Cellular Proteomics: MCP, 2(7), 453-462.

102. Kimura, M., Sato, M., Akatsuka, A., Nozawa-Kimura, S., Takahashi, R., Yokoyama, M., Nomura, T & Katsuki, M. (1989). Restoration of myelin formation by a single type of myelin basic protein in transgenic shiverer mice. Proc Natl Acad Sci U S A, 86(14), 5661-5665.

103. Knight, J.D. & Miranker, A.D. (2004). Phospholipid catalysis of diabetic amyloid assembly. J Mol Biol. 341(5), 1175-1187.

104. Kosolapova, A.O., Belousov, M.V., Sulatskaya, A.I., Belousova, M.E., Sulatsky, M.I., Antonets, K.S. & Nizhnikov, A.A. (2019). Two novel amyloid proteins, ropa and ropb, from the root nodule bacterium rhizobium leguminosarum. Biomolecules, 9(11), 1-25.

105. Kryndushkin, D., Pripuzova, N., Burnett, B.G., & Shewmaker, F. (2013). Non-targeted identification of prions and amyloid-forming proteins from yeast and mammalian cells. Journal of Biological Chemistry, 288(38), 27100-27111.

106. Kryndushkin, D.S., Alexandrov, I.M., Ter-Avanesyan, M.D. & Kushnirov, V.V. (2003). Yeast [PSI+] prion aggregates are formed by small Sup35 polymers fragmented by Hsp104. The Journal of Biological Chemistry, 278(49), 49636-49643.

107. Kruttner, S., Stepien, B., Noordermeer, J.N., Mommaas, M.A., Mechtler, K. & Dickson, B.J. (2012). Drosophila CPEB Orb2A mediates memory independent of Its RNA-binding domain. Neuron, 76, 383-95.

108. Kushnirov, V.V., Alexandrov, I.M., Mitkevich, O.V., Shkundina, I.S. & Ter-Avanesyan, M.D. (2006). Purification and analysis of prion and amyloid aggregates. Methods, 39(1), 50-55.

109. Kushnirov, V.V. & Ter-Avanesyan, M.D. (1998). Structure and replication of yeast prions. Cell, 94(1), 13-6.

110. Laemmli, U.K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 227(5259), 680-5.

111. Landry, C.F., Ellison, J.A., Pribyl, T.M., Campagnoni, C., Kampf, K. & Campagnoni, A.T. (1996). Myelin basic protein gene expression in neurons: Developmental and regional changes in protein

targeting within neuronal nuclei, cell bodies, and processes. Journal of Neuroscience, 16(8), 2452-2462.

112. Lansbury, P.T. & Caughey, B. (1995). The chemistry of scrapie infection: implications of the "ice 9" metaphor. Chemistry and Biology, 2(1), 1-5.

113. Larsen, P., Nielsen, J.L., Dueholm, M.S., Wetzel, R., Otzen, D., Nielsen, P.H. (2007). Amyloid adhesins are abundant in natural biofilms. Environ Microbiol, 9(12), 3077-90.

114. Lee, C.C., Nayak, A., Sethuraman, A., Belfort, G., & McRae, G.J. (2007). A three-stage kinetic model of amyloid fibrillation. Biophysical Journal, 92(10), 3448-3458.

115. LeVine, H. (1999). Quantification of P-sheet amyloid fibril structures with thioflavin T. Methods in Enzymology, 309, 274-284.

116. Li, J., McQuade, T., Siemer, A.B., Napetschnig, J., Moriwaki, K., Hsiao, Y-S., Damko, E., Moquin, D., Walz, T., McDermott, A., Chan, F.K-M. & Wu, H. (2012). The RIP1/RIP3 Necrosome Forms a Functional Amyloid Signaling Complex Required for Programmed Necrosis. Cell., 150(2),339-350.

117. Linding, R., Schymkowitz, J., Rousseau, F., Diella, F. & Serrano, L. (2004). A comparative study of the relationship between protein structure and P-aggregation in globular and intrinsically disordered proteins. Journal of Molecular Biology, 342(1), 345-353.

118. Lu, J., Yu, Y., Zhu, I., Cheng, Y. & Sun, P.D. (2014). Structural mechanism of serum amyloid A-mediated inflammatory amyloidosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(14), 5189-5194.

119. Maji, S.K., Perrin, M.H., Sawaya, M.R., Jessberger, S., Vadodaria, K., Rissman, R.A., Singru, P.S., Nilsson, K.P.R., Simon, R., Schubert, D., Eisenberg, D., Rivier, J., Sawchenko, P., Vale, W. & Riek, R. (2009). Functional Amyloids as Natural Storage of Peptide Hormones in Pituitary Secretory Granules. Science, 325(5938), 328-332.

120. Maji, S.K., Wang, L., Greenwald, J. & Riek, R. (2009). Structure-activity relationship of amyloid fibrils. FEBSLetters, 583(16), 2610-2617.

121. Marcoleta, A., Marin, M., Mercado, G., Valpuesta, J.M., Monasterio, O. & Lagos, R. (2013). Microcin E492 Amyloid Formation Is Retarded by Posttranslational Modification. J Bacteriol., 195(17), 3995-4004.

122. Martini, R., Mohajeri, M.H., Kasper, S., Giese, K.P., & Schachner, M. (1995). Mice doubly deficient in the genes for P0 and myelin basic protein show that both proteins contribute to the formation of the major dense line in peripheral nerve myelin. Journal of Neuroscience, 15(6), 4488-4495.

123. Mastrianni, J.A. (1998). The prion diseases: Creutzfeldt-Jakob, Gerstmann-Straussler-Scheinker, and related disorders. J Geriatr Psychiatry Neurol., 11(2), 78-97.

124. Mathey, E. & Armati, P. (2010). The Biology of Oligodendrocytes. In Advances in Agronomy Cambridge University Press.

125. Matilla-Cuenca, L., Toledo-Arana, A. & Valle, J. (2021). Anti-Biofilm Molecules Targeting Functional Amyloids. Antibiotics (Basel), 10(7), 795

126. Maurer-Stroh, S., Debulpaep, M., Kuemmerer, N., De La Paz, M. L., Martins, I.C., Reumers, J. & Rousseau, F. (2010). Exploring the sequence determinants of amyloid structure using position-specific scoring matrices. Nature Methods, 7(3), 237-242.

127. Meijer, M., Cijsouw, T., Toonen, R.F. & Verhage, M. (2015). Synaptic effects of Munc18-1 alternative splicing in excitatory hippocampal neurons. PLoS One, 10:e0138950.

128. Michelitsch, M. D. & Weissman, J. S. (2000). A census of glutamine/asparagine-rich regions: Implications for their conserved function and the prediction of novel prions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 97(22), 11910-11915.

129. Miller, A.L., Bessho, S., Grando, K. & Tükel, (2021). Microbiome or Infections: Amyloid-Containing Biofilms as a Trigger for Complex Human Diseases. Front Immunol., 12, 638867.

130. Mittelstaedt, T., Alvaréz-Baron, E. & Schoch, S. (2010). RIM proteins and their role in synapse function. Biol Chem, 391(6), 599-606.

131. Mori, T., Paris, D., Town, T., Rojiani, A.M., Sparks, D.L., Delledonne, A., Crawford, F., Abdullah, L.I., Humphrey, J.A., Dickson, D.W. & Mullan, M.J. (2001). Cholesterol accumulates in senile plaques of Alzheimer disease patients and in transgenic APP(SW) mice.

132. Mostaert, A.S., Higgins, M.J., Fukuma, T., Rindi, F. & Jarvis, S.P. (2006). Nanoscale Mechanical Characterisation of Amyloid Fibrils Discovered in a Natural Adhesive. J Biol Phys., 32(5), 393-401.

133. Mostaert, A.S., Crockett, R., Kearn, G., Cherny, I., Gazit, E., Serpell, L.C. & Jarvis, S.P. (2009). Mechanically functional amyloid fibrils in the adhesive of a marine invertebrate as revealed by Raman spectroscopy and atomic force microscopy. Arch Histol Cytol, 72(4-5), 199-207.

134. Müller, C., Bauer, N. M., Schäfer, I. & White, R. (2013). Making myelin basic protein - From mRNA transport to localized translation. Frontiers in Cellular Neuroscience, 7, 1-7.

135. Münch, J., Rücker, E., Ständker, L., Adermann, K., Goffinet, C., Schindler, M., Wildum, S., Chinnadurai, R., Rajan, D., Specht, A., Giménez-Gallego, G., Sánchez, P.C., Fowler, D.M., Koulov, A., Kelly, J.W., Mothes, W., Grivel, J-C., Margolis, L., Keppler, O.T., Forssmann, W.G. & Kirchhoff, F. (2007). Semen-derived amyloid fibrils drastically enhance HIV infection. Cell., 131(6), 1059-71.

136. Nil, Z., Millán, R.H., Gerbich, T., Leal, P., Yu, Z., Saraf, A. & Si, K. (2019). Amyloid-like Assembly Activates a Phosphatase in the Developing Drosophila Embryo. Cell, 178(6), 1403-1420.e21.

137. Nizhnikov, A.A., Alexandrov, A.I., Ryzhova, T.A., Mitkevich, O.V., Dergalev, A.A., Ter-Avanesyan, M.D. & Galkin, A.P. (2014). Proteomic Screening for Amyloid Proteins. PloS One, 1-18.

138. Nizhnikov, A.A., Ryzhova, T.A., Volkov, K.V, Zadorsky, S.P., Sopova, J.V, Inge-vechtomov, S.G. & Galkin, A.P. (2016). Interaction of Prions Causes Heritable Traits in Saccharomyces cerevisiae.

PLoS Genet, 1-19.

139. Norton, W. T. & Cammer, W. (1984). Isolation and Characterization of Myelin. Myelin, 1967, 147-195.

140. Nosova, O.I., Sufieva, D.A. & Korzhevsky, D.E. (2021). An Astrocyte Structural Organization Analysis Based on Fluorescent Microscopy with 2D and 3D Quantitative Approaches. Cell and Tissue Biology, 15, 273-279.

141. O'Connor, L. T., Goetz, B. D., Kwiecien, J. M., Delaney, K. H., Fletch, A. L. & Duncan, I. D. (1999). Insertion of a retrotransposon in Mbp disrupts mRNA splicing and myelination in a new mutant rat. Journal of Neuroscience, 19(9), 3404-3413.

142. Otoo, H. N., Lee, K. G., Qiu, W. & Lipke, P. N. (2008). Candida albicans Als adhesins have conserved amyloid-forming sequences. Eukaryot Cell., 7(5), 776-82.

143. Owen, M. C., Gnutt, D., Gao, M., Wa Rmla Nder, Ri Jarvet, J., Gra, A. & Strodel, B. (2019). Effects of in vivo conditions on amyloid aggregation Chem Soc Rev. This Journal Is Cite This: Chem. Soc. Rev, 3946, 3946-3996.

144. Palladini, G. & Merlini, G. (2009). Current treatment of AL amyloidosis. Haematologica, 94(8), 1044-1048.

145. Pan, K M., Baldwin, M., Nguyen, J., Gasset, M., Serban, A., Growth, D., Mehlhorn, I., Huang, Z., Fletterick, R.J. & Cohen F.E. (1993). Conversion of alpha-helices into beta-sheets features in the formation of the scrapie prion proteins. Proc Natl Acad Sci U S A. 90(23), 10962-10966.

146. Paravastu, A.K., Leapman, R.D., Yau, W.M. & Tycko, R. (2008). Molecular structural basis for polymorphism in Alzheimer's P-amyloid fibrils. PNAS, 105(47), 18349-18354.

147. Paresce, D.M., Chung, H. & Maxfield, F.R. (1997). Slow degradation of aggregates of the Alzheimer's disease amyloid beta-protein by microglial cells. Journal of Biological Chemistry, 272(46), 29390-7.

148. Pedersen, J. S., Christensen, G. & Otzen, D. E. (2004). Modulation of S6 fibrillation by unfolding rates and gatekeeper residues. JMolBiol, 341, 575-88.

149. Perchiacca, J. M., Ladiwala, A. R. A, Bhattacharya, M. & Tessier, P.M. (2012). Structure-based design of conformation- and sequence-specific antibodies against amyloid p. Proc Natl Acad Sci US A . 109(1), 84-9.

150. Perutz, M.F. & Windle, A.H. (2001). Cause of neural death in neurodegenerative diseases attributable to expansion of glutamine repeats. Nature, 412(6843), 143-144.

151. Peters, A. (1960). The structure of myelin sheaths in the central nervous system of Xenopus laevis (Daudin). The Journal of Biophysical and Biochemical Cytology, 7, 121-126.

152. Peters, A. (1961). A radial component of central myelin sheaths. The Journal of Biophysical and Biochemical Cytology, 11, 733-735.

153. Peters, A. (1966). The Node of Ranvier in the Central Nervous System. Quarterly journal of experimental physiology and cognate medical sciences. 51(3), 229-36

154. Podrabsky, J.E., Carpenter, J.F. & Hand, S.C. (2001). Survival of water stress in annual fish embryos: Dehydration avoidance and egg envelope amyloid fibers. American Journal of Physiology -Regulatory Integrative and Comparative Physiology, 280(1 49-1), 123-131.

155. Poliak, S. & Peles, E. (2003). The local differentiation of myelinated axons at nodes of ranvier. Nature Reviews Neuroscience, 4(12), 968-980.

156. Pras, M., Schubert, M., Zucker-Franklin, D., Rimon, A. & Franklin, E. C. (1968). The characterization of soluble amyloid prepared in water. Journal of Clinical Investigation, 47(4), 924-933.

157. Press-Sandler, O. & Miller, Y. (2018). Molecular mechanisms of membrane-associated amyloid aggregation: Computational perspective and challenges. Biochim Biophys Acta Biomembr., 1860(9), 1889-1905.

158. Prusiner, S.B. (1987). Prions and neurodegenerative diseases. N Engl J Med, 317(25), 1571-81.

159. Qiang, W., Yau, W. M., Luo, Y., Mattson, M. P., & Tycko, R. (2012). Antiparallel P-sheet architecture in Iowa-mutant P-amyloid fibrils. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109(12), 4443-4448.

160. Quarles, R.H. (2002). Myelin sheaths: Glycoproteins involved in their formation, maintenance and degeneration. Cellular and Molecular Life Sciences, 59(11), 1851-1871.

161. Quarles, R.H, Macklin, W.B. & Morell, P. (2006). Myelin formation, Structure and Biochemistry. 51-72.

162. Raasakka, A. & Kursula, P. (2020). Flexible Players within the Sheaths: The Intrinsically Disordered Proteins of Myelin in Health and Disease. Cells, 9(2), 470.

163. Raasakka, A., Ruskamo, S., Kowal, J., Barker, R., Baumann, A., Martel, A., Kursula, P. (2017). Membrane Association Landscape of Myelin Basic Protein Portrays Formation of the Myelin Major Dense Line. Scientific Reports, 7(1), 1-18.

164. Raine, C.S. (1984). Morphology of Myelin and Myelination. Myelin, 1-50.

165. Romhanyi, G. (1971). Selective differentiation between amyloid and connective tissue structures based on the collagen specific topo-optical staining reaction with congo red. Virchows Arch A Pathol Pathol Anat., 354(3), 209-22.

166. Rose, M., Winston, F., & Hieter, P. (1989). Methods in Yeast Genetics. A Laboratory Course Manual (250-251). Cold Spring Harbor Laboratory Press: Cold Spring Harbor.

167. Rousseau, F., Serrano, L. & Schymkowitz, J.W.H. (2006). How evolutionary pressure against protein aggregation shaped chaperone specificity. J Mol Biol 5, 1037-1047.

168. Rubel, A.A., Ryzhova, T.A., Antonets, K.S., Chernoff, Y.O. & Galkin, A. (2013). Identification of PrP sequences essential for the interaction between the PrP polymers and AP peptide in a yeast-based

assay. Prion, 7(6), 469-76.

169. Rushton W.A.H. (1951). A theory of the effects of fibre size in medullated nerve. The Journal of Physiology, 115, 101-122.

170. Ryzhova, T.A., Sopova, J.V., Zadorsky, S.P., Siniukova, V.A., Sergeeva, A.V., Galkina, S.A., Nizhnikov, A.A., Shenfeld, A.A., Volkov, K.V. & Galkin, A.P. (2018). Screening for amyloid proteins in the yeast proteome. Current Genetics, 64(2), 469-478.

171. Saavedra, R.A., Fors, L., Aebersold, R.H., Arden, B., Horvath, S., Sanders, J. & Hood, L. (1989). The myelin proteins of the shark brain are similar to the myelin proteins of the mammalian peripheral nervous system. J Mol Evol., 29(2), 149-56.

172. Safaiyan, S., Kannaiyan, N., Snaidero, N., Brioschi, S., Biber, K., Yona, S., Edinger, A. l., Jung, S.J., Rossner, M.J. & Simons, M. (2016). Age-related myelin degradation burdens the clearance function of microglia during aging. Nature Neuroscience, 19(8), 995-8.

173. Sambrook, J., Fritsch, E.F. & Maniatis, T. (1989). Molecular cloning. A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press - New York.

174. Sampson, T.R., Challis, C., Jain, N., Moiseyenko, A., Ladinsky, M.S., Shastri, G.G., Thron, T., Needham, B.D., Horvath, I., Debelius, J.W., Janssen, S., Knight, R., Wittung-Stafshede, P., Gradinaru, V., Chapman, M. & Mazmanian, S.K. (2020). A gut bacterial amyloid promotes a-synuclein aggregation and motor impairment in mice. Elife, 9,e53111.

175. Salzer, J.L. (1997). Clustering sodium channels at the node of Ranvier: Close encounters of the axon-glia kind. Neuron, 18(6), 843-846.

176. Salzer, J.L. (2015). Schwann cell myelination. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 7(8).

177. Sambrook, J., Fritsh, E.F. & Maniatis, T. (1989). Molecalar Cloning - Laboratory manual. NY: Cold Spring Harbour laboratory press.

178. Saunders, H.M., & Bottomley, S.P. (2009). Multi-domain misfolding: Understanding the aggregation pathway of polyglutamine proteins. Protein Engineering, Design and Selection,

179. Sawyer, E.B., Claessen, D. Haas, M., Hurgobin, B. & Gras, S.L. (2011). The assembly of individual chaplin peptides from Streptomyces coelicolor into functional amyloid fibrils. PLoS One., 6(4), e18839.

180. Shahnawaz, M. & Soto, C. (2011). Microcin amyloid fibrils A are reservoir of toxic oligomeric species. J Biol Chem, 287(15), 11665-76.

181. Schlegel, A., Rudelson, J. & Tse, P. (2012). White matter structure changes as adults learn a second language. Journal of Cognitive Neuroscience, 24,1664-70.

182. Schmitt, S., Cantuti Castelvetri, L. & Simons, M. (2015). Metabolism and functions of lipids in myelin. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1851(8), 999-1005.

183. Schmittschmitt, J.P. & Scholtz, J.M. (2003). The role of protein stability, solubility, and net

charge in amyloid fibril formation. Protein Science, 12(10), 2374-2378.

184. Scholz, J., Klein, M.C., Behrens, T.E.J., & Johansen-Berg, H. (2009). Training induces changes in white-matter architecture. Nature Neuroscience 12, 1370-71.

185. Schwartz, K., Syed, A.K., Stephenson, R.E., Rickard, AH. & Boles, B.R. (2012). Functional Amyloids Composed of Phenol Soluble Modulins Stabilize Staphylococcus aureus Biofilms. PLoS Pathog., 8(6), e1002744.

186. Schwarzman, A.L., Tsiper, M., Wente, H., Wang, A., Vitek, M.P., Vasiliev, V. & Goldgaber, D. (2004). Amyloidogenic and anti-amyloidogenic properties of recombinant transthyretin variants. Amyloid, 11(1), 1-10.

187. Sekijima, Y., Wiseman, R.L., Matteson, J., Hammarström, P., Miller, S.R., Sawkar, A.R. & Kelly, J.W. (2005). The biological and chemical basis for tissue-selective amyloid disease. Cell, 121(1), 73-85.

188. Sergeeva, A.V. & Galkin, A.P. (2020). Functional amyloids of eukaryotes: criteria, classification, and biological significance. Curr Genet., 66(5), 849-866.

189. Shenfeld A.A. & Galkin A.P. (2022). Biological communications. Role of the MBP protein in myelin formation and degradation in brain. In press.

190. Si, K., Lindquist, S. & Kandel, E.R. (2003). A neuronal isoform of the aplysia CPEB has prion-like properties. Cell, 115(7), 879-9.

191. Simons, M. & Nave, K. (2018). Oligodendrocytes: Myelination and Axonal. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 8(1), a020479.

192. Sinha, K., Karimi-Abdolrezaee, S., Velumian, A.A. & Fehlings, M.G. (2006). Functional changes in genetically dysmyelinated spinal cord axons of shiverer mice: Role of juxtaparanodal Kv1 family K + channels. Journal of Neurophysiology, 95(3), 1683-1695.

193. Siniukova, V.A., Galkina, S.A. & Galkin, A.P. (2022). Thioflavin S binds non-amyloid protein structures in lampbrush chromosomes of Gallus gallus domesticus. Biological communications, in press.

194. Sipe, J.D., Benson, M.D., Buxbaum, J.N., Ikeda, S-I., Merlini, G., Saraiva, M.J.M. & Westermark, P. (2010). Amyloid fibril protein nomenclature: 2010 recommendations from the nomenclature committee of the International Society of Amyloidosis. Amyloid, 17(3-4), 101-104.

195. Sipe, J.D., Benson, M.D., Buxbaum, J.N., Ikeda, S., Merlini, G., Saraiva, M.J.M. & Westermark, P. (2014). Nomenclature 2014: Amyloid fibril proteins and clinical classification of the amyloidosis. Amyloid, 21(4), 221-4.

196. Sipe, J. D., Benson, M.D., Buxbaum, J.N., Ikeda, S.I., Merlini, G., Saraiva, M.J.M. & Westermark, P. (2016). Amyloid fibril proteins and amyloidosis: chemical identification and clinical classification International Society of Amyloidosis 2016 Nomenclature Guidelines. Amyloid, 23(4), 209-213.

197. Smith, G.S. T., Samborska, B., Hawley, S.P., Klaiman, J.M., Gillis, T.E., Jones, N. & Harauz, G. (2013). Nucleus-localized 21.5-kDa myelin basic protein promotes oligodendrocyte proliferation and enhances neurite outgrowth in coculture, unlike the plasma membrane-associated 18.5-kDa isoform. Journal of Neuroscience Research, 91(3), 349-362.

198. Solomon, J.P., Page, L.J., Balch, W.E. & Kelly, J.W. (2012). Gelsolin amyloidosis: Genetics, biochemistry, pathology and possible strategies for therapeutic intervention. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 47(3), 282-296.

199. Sopova, J.V., Koshel, E.I., Belashova, T.A., Zadorsky, S.P., Sergeeva, A.V., Siniukova, V.A., Shenfeld, A.A., Velizhanina, M.E., Volkov, K.V., Nizhnikov, A.A., Kachkin, D.V., Gaginskaya, ER. & Galkin, A.P. (2019). RNA-binding protein FXR1 is presented in rat brain in amyloid form. Scientific Reports, 9(1), 1-14.

200. Stadelmann, C., Timmler, S., Barrantes-Freer, A. & Simons, M. (2019). Myelin in the Central Nervous System: Structure, Function, and Pathology. Physiological Reviews, 99(3).

201. Staugaitis, S.M., Colman, D.R. & Pedraza, L. (1995). Membrane adhesion and other functions for the myelin basic protein. Cell, 18, 13-18.

202. Steele, C., Bailey, J., Zatorre, R. & Penhune, V. (2013). Early musical training and white-matter plasticity in the corpus callosum: evidence for a sensitive period. Journal of Neuroscience, 33, 128290.

203. Stefanis, L. (2012). a-Synuclein in Parkinson's disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 2(2).

204. Stewart, P.S & Costerton, J.W. (2001). Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. Lancet, 358(9276), 135-8.

205. Stoner, G.L. (1990). Conservation throughout vertebrate evolution of the predicted beta-strands in myelin basic protein. JNeurochem., 55(4), 1404-11.

206. Sunde, M., Kwan, A.H.Y., Templeton, M.D., Beever, R.E. & Mackay, J.P. (2008). Structural analysis of hydrophobins. Micron, 39(7), 773-784.

207. Tang, F., Xiao, D., Chen, L., Gao, H. & Li, X. (2021). Role of Munc18-1 in the biological functions and pathogenesis of neurological disorders. Mol Med Rep., 23(3), 198.

208. Tartaglia, G.G. & Vendruscolo, M. (2008). The Zyggregator method for predicting protein aggregation propensities. Chemical Society Reviews, 37(7), 1395-1401.

209. Theillet, F-X., Kalmar, L., Tompa, P., Han, K-H., Selenko, P., Dunker, A.K. & Uversky, V. (2013). The alphabet of intrinsic disorder: I. Act like a Pro: On the abundance and roles of proline residues in intrinsically disordered proteins. Intrinsically Disordered Proteins, 1(1), e24360.

210. Tompa, P. (2009). Structural disorder in amyloid fibrils: Its implication in dynamic interactions of proteins. FEBS Journal, 276(19), 5406-5415.

211. Tonqueze, O.L., Kollu, S., Lee, S., Salah, M., Truesdell, S.S. & Vasudevan, S. (2016). Regulation of monocyte induced cell migration by the RNA binding protein, FXR1. Cell Cycle., 75(14), 1874-82.

212. Toombs, J.A., McCarty, B.R. & Ross, E.D. (2010). Compositional Determinants of Prion Formation in Yeast. Molecular and Cellular Biology, 30(1), 319-332.

213. Toyama, B.H., & Weissman, J.S. (2011). Amyloid Structure: Conformational Diversity and Consequences. Annual Review of Biochemistry, 80(1), 557-585.

214. Tsolis A.C., Papandreou N.C., Iconomidou V.A. & Hamodrakas S.J. (2013) A Consensus Method for the Prediction of 'Aggregation-Prone' Peptides in Globular Proteins. PLoS One. 8. (1). P. e54175.

215. Usmani, S.M., Zirafi, O., Müller, J.A., Sandi-Monroy, N.L., Yadav, J.K., Meier, C., Weil, T., Roan, N., Greene, W.C., Walther, P., Nilsson, K.P.R., Hammarström, P., Wetzel, R., Pilcher, C.D., Gagsteiger, F., Fändrich, M., Kirchhoff, F. & Münch, J. (2014). Direct visualization of HIV-enhancing endogenous amyloid fibrils in human semen. Nat Commun., 5, 3508.

216. Vassall, K.A., Bamm, V.V. & Harauz, G. (2015). MyelStones: The executive roles of myelin basic protein in myelin assembly and destabilization in multiple sclerosis. Biochemical Journal, 472(1), 17-32.

217. Velumian, A.A., Samoilova, M. & Fehlings, M.G. (2011). Visualization of cytoplasmic diffusion within living myelin sheaths of CNS white matter axons using microinjection of the fluorescent dye Lucifer Yellow. Neurolmage, 56(1), 27-34.

218. Wang, J., Gülich, S., Bradford, C., Ramirez-Alvarado, M., & Regan, L. (2005). A twisted four-sheeted model for an amyloid fibril. Structure, 13(9), 1279-1288.

219. Wang, R., Braughton, K.R., Kretschmer, D., Bach, T-H.L., Queck, S.Y., Li, M., Kennedy, A.D., Dorward, D.W., Klebanoff, S.J., Peschel, A., DeLeo, F.R. & Otto, M. (2007). Identification of novel cytolytic peptides as key virulence determinants for community-associated MRSA. Nat Med., 13(12), 1510-4.

220. Wang, C., Lau, C. Y., Ma, F. & Zheng, C. (2021). Genome-wide screen identifies curli amyloid fibril as a bacterial component promoting host neurodegeneration. Proc Natl Acad Sci U S A ., 118(34), e2106504118.

221. Wasmer, C., Lange, A., Van Melckebeke, H., Siemer, A. B., Riek, R. & Meier, B. H. (2008). Amyloid fibrils of the HET-s(218-289) prion form a ß solenoid with a triangular hydrophobic core. Science, 319(5869), 1523-1526.

222. Watt, B., Niel, G., Raposo, G. & Marks, M.S. (2013). PMEL: a pigment cell-specific model for functional amyloid formation. Pigment Cell Melanoma Res., 26(3), 300-315.

223. Waxman, S.G. & Bangalore, L. (2004). Electrophysiologic Consequences of Myelination.

Myelin Biology and Disorders, 117-141.

224. Weimbs, T. & Stoffel, W. (1992). Proteolipid protein (PLP) of CNS myelin: positions of free, disulfide-bonded, and fatty acid thioester-linked cysteine residues and implications for the membrane topology of PLP. Biochemistry, 31(49), 12289-12296.

225. Werner, H.B., Kramer-Albers, E.M., Strenzke, N., Saher, G., Tenzer, S., Ohno-Iwashita, Y. & Nave, K. A. (2013). A critical role for the cholesterol-associated proteolipids PLP and M6B in myelination of the central nervous system. Glia, 61(4), 567-586.

226. Westermark, G.T., Johnson, K.H. & Westermark, P. (1999). Staining methods for identification of amyloid in tissue. Methods in Enzymology, 309(1922), 3-25.

227. Whitaker, J.N. (1977). Myelin encephalitogenic protein fragments in cerebrospinal fluid of persons with multiple sclerosis. Neurology, 27(10), 911-20.

228. Whitaker, J.N. (1998). Myelin basic protein in cerebrospinal fluid and other body fluids. Multiple Sclerosis Journal, 4(1), 16-21.

229. Wickner, R.B. (1994). [URE3] as an altered URE2 protein: evidence for a prion analog in Saccharomyces cerevisiae. Science, 264(5158), 566-9.

230. Wickner, R.B., Masison, D.C. & Edskes, H.K. (1995). [PSI] and [URE3] as yeast prions. Yeast, 11(16), 1671-85.

231. Wickner, R.B., Shewmaker, F., Kryndushkin, D. & Edskes, H.K. (2008). Protein Inheritance (Prions) Based on Parallel In-Register P-Sheet Amyloid Structures. Bioessays, 30(10), 955-964.

232. Wilcock, D M., Gordon, M.N. & Morgan, D. (2006). Quantification of cerebral amyloid angiopathy and parenchymal amyloid plaques with Congo red histochemical stain. Nature Protocols, 1(3), 1591-1595.

233. Wolfe, L.S., Calabrese, M.F., Nath, A., Blaho, D.V., Miranker, A.D., & Xiong, Y. (2010). Protein-induced photophysical changes to the amyloid indicator dye thioflavin T. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107(39), 16863-16868.

234. Wu, C., Wang, Z., Lei, H., Zhang, W., & Duan, Y. (2007). Dual binding modes of Congo red to amyloid protofibril surface observed in molecular dynamics simulations. Journal of the American Chemical Society, 129(5), 1225-1232.

235. Yakupova, E.I., Bobyleva, L.G., Vikhlyantsev, I.M. & Bobylev, A G. (2019). Congo Red and amyloids: History and relationship. Bioscience Reports, 39(1).

236. Yang, H-M., Yang, S., Huang, S-S., Tang, B-S. & Guo, J-F. (2017). Microglial Activation in the Pathogenesis of Huntington's Disease. Front Aging Neurosci., 9, 193.

237. Yoon, T-Y. & Munson, M. (2018). SNARE complex assembly and disassembly. Curr Biol., 28(8), 397-401.

238. Zand, R., Li, M. X., Jin, X. & Lubman, D. (1998). Determination of the sites of posttranslational

modifications in the charge isomers of bovine myelin basic protein by capillary electrophoresis- mass spectroscopy. Biochemistry, 37(8), 2441-2449.

239. Zanjani, A.A.H., Reynolds, N.P., Zhang, A., Schilling, T., Mezzenga, R. & Berryman, J.T. (2020). Amyloid Evolution: Antiparallel Replaced by Parallel. Biophys J., 118(10), 2526-2536.

240. Zinchuk, V., Wu, Y. & Grossenbacher-Zinchuk, O. (2013). Bridging the gap between qualitative and quantitative colocalization results in fluorescence microscopy studies. Sci Rep., 3, 1365.

241. Zuchero, J. B., Fu, M., Sloan, S.A., Ibrahim, A., Olson, A., Zaremba, A. & Barres, B.A. (2015). CNS Myelin Wrapping Is Driven by Actin Disassembly. Developmental Cell, 34(2), 152-16.

БЛАГОДАРНОСТИ

Хочется поблагодарить моего научного руководителя Галкина Алексея Петровича за чуткое руководство, помощь в планировании экспериментов и написании диссертации. Отдельно благодарю Белашову Татьяну Алексеевну, Сопову Юлию Викторовну и Задорского Сергея Павловича за помощь в освоении методов, проведении экспериментов и оформлении результатов, полученных в ходе работы. Хотелось бы выразить большую признательность моим коллегам Велижаниной Марии Евгеньевне, Синюковой Вере Александровне, Сысоеву Евгению Игоревичу и другим сотрудникам лаборатории генетического моделирования болезней человека СПбФ ИОГен РАН за помощь в проведении экспериментов, поддержку и создание плодотворной рабочей обстановки. Также я имел большое удовольствие работать со Степченковой Еленой Игоревной, Зотовой Ириной Владимировной, Чиринскайте Ангелиной Валерьевной, Зелинским Андреем Андреевичем, Качкиным Даниилом Валерьевичем. Хочу поблагодарить сотрудников ресурсных центров «Развитие молекулярных и клеточных технологий» и «Хромас» СПбГУ за секвенирование образцов, доступ к оборудованию, а также помощь и содействие в освоении методов. В заключение благодарю моих родственников: маму Шенфельд Марину Викторовну и сестру Кучерову Кристину Анатольевну за постоянную и неоценимую поддержку.

ПРИЛОЖЕНИЕ

NSF Vesicle-fusing ATPase OS=Rattus norvegicus GN=Nsf PE=1 SV=1 NSF_RAT MH+(mono):1.008 MH+ (avg): 1.008 Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks:775 Tolerance (Da) 0.900 Number of Peaks: 1726

vo 0

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks: 616

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MAGRTMQAAR CPTDELSLSN CAVWEKDYQ SGQHVMVRTS PNHKYIFTLR THPSVVPGCI AFSLPQRKWA GLSIGQDIEV ALYSFDKAKQ CIGTMTIEID

110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

FLQKKNIDSN PYDTDKMAAE FIQQFNHQAF SVGQQLVFSF NDKLFGLLVK DIEAMDPSIL KGEPASGKRQ KIEVGLVVGN SQVAFEKAEN SSLNLIGKAK

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

TKENRQSIIN PDWNFEKMGI GGLDKEFSDI FRRAFASRVF PPEIVEQMGC KHVKGILLYG PPGCGKTLLA RQIGKMLNAR EPKVVNGPEI LNKYVGESEA

310 320 330 340 350 360 370 380 390 400

NIRKLFADAE EEQRRLGANS GLHIIIFDEI DAICKQRGSM AGSTGVHDTV VNQLLSKIDG VEQLNNILVI GMTNRPDLID EALLRPGRLE VKMEIGLPDE

410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

KGRLQILHIH TARMRGHQLL SADVDIKELA VETKNFSGAE LEGLVRAAQS TAMNRHIKAS TKVEVDMEKA ESLQVTRGDF LASLENDIKP AFGTNQEDYA

510 520 530 540 550 560 570 580 590 600

SYIMNGIIKW GDPVTRVLDD GELLVQQTKN SDRTPLVSVL LEGPPHSGKT ALAAKIAEES NFPFIKICSP DKMIGFSETA KCQAMKKIFD DAYKSQLSCV

610 620 630 640 650 660 670 680 690 700

VVDDIERLLD YVPIGPRFSN LVLQALLVLL KKAPPQGRKL LIIGTTSRKD VLQEMEMLNA FSTTIHVPNI ATGEQLLEAL ELLGNFKDKE RTTIAQQVKG

710 720 730 740

KKVWIGIKKL LMLIEMSLQM DPEYRVRKFL ALMREEGASP LDFD

Рисунок Б1. Данные идентификации белка КББ методом масс-спектрометрии в трех образцах мозга шестимесячных самцов крыс. Показана аминокислотная последовательность белка КББ. Пептиды, идентифицированные масс-спектрометрией, обозначены желтым цветом.

MBP Myelin basic protein OS=Rattus norvegicus GN=Mbp PE=1 SV=3 MBP_RAT MH+ (mono):1.008 MH+ (avg): 1.008 Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks:775 Tolerance (Da) 0.900 Number of Peaks: 1726

vo 2

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks: 616

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MASQKRPSQR HGSKYLATAS TMDHARHGFL PRHRDTGILD SIGRFFSGDR GAPKRGSGKV PWLKQSRSPL PSHARSRPGL CHMYKDSHTR TTHYGSLPQK

110 120 130 140 150 160 170 180 190

SQRTQDENPV VHFFKNIVTP RTPPPSQGKG RGLSLSRFSW GAEGQKPGFG YGGRASDYKS AHKGFKGAYD AQGTLSKIFK LGGRDSRSGS PMARR

Рисунок 82. Данные идентификации белка МБР (21.5 кДа) методом масс-спектрометрии в трех образцах мозга шестимесячных самцов крыс. Показана аминокислотная последовательность белка МБР. Пептиды, идентифицированные масс-спектрометрией, обозначены желтым цветом.

RIMS1 Regulating synaptic membrane exocytosis protein 1 OS=Rattus norvegicus GN=Rims1 PE=1 SV=1 RIMS1_RAT MH+ (mono):1.008 MH+ (avg): 1.008

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks:775 Tolerance (Da) 0.900 Number of Peaks: 1726

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks: 616

Abs. Int. * 10e 6 3.00 2.75 2.502.25 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.750.50 025' I I I 161 , | | 161 1205.625 ill HI HIi , 1310-1320J , J509 97 J iwUi |U486-499 , 2041.970 174-189 'I 1719.865 I 2025.966 173-1189 174-189 '840 1938.966 -633| J! 1390-405 LkalLlkllJ. 2544.034 1276-1298 | ILUIkL.il., ..1 lill,.,, .

1000 1500 2000 2500 3000 3500 m/z

vo

4

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

МЗЗАУОРРОР РРРТУРРРМ12 ЕЬРБЬЗНЬТЕ ЕЕРЫИМАУМ БР(2КЕЕЕЕКЕ ЕАМЬКСУУРБ МАКРААСКТР РЫАЕЗдРНдР PLNIЕРCУCV РРКРЗЗЕЕОО

110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

РЕРБШРЪН<2<2 ЕЕЗУКЕдУРК ЮЕЕАРРУЭС ЕНКББАРТСО ЮТКТКЕАБС СОНЬСЗУСРТ КЕСАРСООРУ ЗЬРЗЫЫЕБКУ VMWVCNLCРK QQEILTKЗGA

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

ШЕЕОБОРддР ЗдБОТЬЗБТА ТОАОЗЕУРРЕ ККАРЬдЕРЗР ЗдТРЬЗТААУ ЗЗдБТАТРОА РЬНРЫКОАЕР З<2<2АЬОРЕ<2К QAЗРЗРЗEPP РEРKKAPGLS

310 320 330 340 350 360 370 380 390 400

Е<2ЫОКОО<2КЗ ЕРКРУРКЗУУ дРОЕО1АБЕР ЕРКЕРРЕТРР ЪЕКОРЗ<2БУЗ БРРЕКРБЫОР УАЕБ<2К<2РКЕ ЕЕУ2ТРУРЗБ PNLAРYPVKA PPEEQQMРMH

410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

АРУЗРАРНЕР РНЗБУАЬРНТ ЕАААААРАЕА ТАОКРАРАТА РУЗРРЕЗРРА РАААА2РРТЕ НОРРРРРРАР ОРАЕРРЕРРУ PEPLРKQGРL БPGЗAУLLРK

510 520 530 540 550 560 570 580 590 600

АКРЕКАЕБМЬ РЫБЗЬЗЗБдЗ ЕЗУРРЗРРКР НРРКРООКРР дМЗУЗЗЗЕЕЕ ОУЗТРЕУТЗС ЕБУЕЬЕЗЕЗУ ЗEKGБLБУУW LБPATWHЗРE TЗPIЗЗHPУT

610 620 630 640 650 660 670 680 690 700

Ш<2РЗКЕОБРЪ ЮРУ1ЬЫКРТ ТМРКЕЗОАЬЬ ОЬКУУООКМТ БЬОРЬОАЕ1Т КУККОЗЬАБУ УОНЬРАОБЕУ LEWNGKPLPG ATNEEУУNII LEЗKЗEPQУE

710 720 730 740 750 760 770 780 790 800

ИУЗРРЮБ! РР1РЕЗЗНРР ЬЕЗЗЗЗЗЕЕЗ дКМЕРРЗ!ЗУ 1ЗРТЗРОАЬК БАРдУЪРодь ЗУКЬШУБКУС HQLIУNVLQA TБLPPРУБGР PРNPYVKMYЕ

810 820 830 840 850 860 870 880 890 900

ЬРБРЗБКЗКР РТКТУККЬЬЕ РКШ№ТЕУУЗ НУНРРБЕРЕР МЬЕ1ТУШБдР РУЭБЕЕЗЕЕЬ ОЕ1ЫЕЬЕТА LLББEPHWУK LQTHБESSLP LPQPЗPЕMPР

910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000

РНШОЕЗЗЗК КьдРЗдР1ЗБ ЗБ1ЗБУЕУББ ОЮУУРРУЗУ РАЗАРЕЗКАТ ТЪТУРЕ<2<2РТ ТННРЗРЗУЗР HРGББQGРPР ЗРLPNУPLQР ЗLБEIHPTРР

1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090 1100

ЗРЗРТРННБА ЗРЗРАБНРЗР НУЕЗдУЗЗЕР БЗЕЬЬМЬРРА КРОРЗАЕЗЬН МТЗЕЬдРЗЬБ РАРЗАЗТЫСЬ РPБTЗLHЗPE РЕРНЗРКЗЕР CЗIQKQЗРKG

1110 1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200

ТАЗБАБРУЬР РСЬЗРРОУАТ РРАТБ(2РУУР ОКУРТРЗРЗЗ ЕНЗЗУРТЬСЗ МННЬАРООЗА РРЗРЬЬЬТРТ HРQGЗPTQЗP РАБТЗЕОЗРР GРQLPQУPУР

1210 1220 1230 1240 1250 1260 1270 1280 1290 1300

З0З1ЕдАЗЬУ УЕЕРТР<2МКУ кунре^ТТО ЗОЗЗдЕЬБНЕ <2УЗКУЫ1НКБ дУРЗСБЫАЗА КЗЗБЗБУЗБУ ЗА1ЗРАЗЗТЗ РLЗЗTЗЕMЗE QSEРPРGРIS

1310 1320 1330 1340 1350 1360 1370 1380 1390 1400

ЗЕТРКмдорр МОТЗОРАИК ЗТЗУЗОЕ1УТ ЬЕРЫБОЗдЗБ ТАУОТУОАОО ККРРЗЗЬЗАК УУА1УЗРРЗР ЗTЗQLЗQTEЗ ОНККЬКЗТ^ РЗТЕТОМААЕ

1410 1420 1430 1440 1450 1460 1470 1480 1490 1500

мРКМУРдРЗР ЕЗТБОЗШЗУ ЗЗЕОЫЫЕРС УРУОРБЗдЕЗ БЕЬБОЬОРАд ЬУЗР<2ТЬАТР АМОБ^ЮМЕ БKKGQLEУEV IРAРЗLTQKP ОЗКЗТРАРУУ

1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 1600

КУУЬЬЕЫОАС 1АКККТР1АР КТЬБРЬУддЗ ЬУЕБЕЗРдОК УЫ2У!УШОБУ ОРМБНКСЕМО УАд!ЬЬЕЕЬБ LЗЗMУIGWУK LЕPPЗЗLУБP TLAPLTРРAS

1610

дЗЗЬЕЗЗБОР РСШЗ

Рисунок 83. Данные идентификации белка ММ81 методом масс-спектрометрии в трех образцах мозга шестимесячных самцов крыс. Показана аминокислотная последовательность белка ЯШШ. Пептиды, идентифицированные масс-спектрометрией, обозначены желтым цветом.

STXBP1 Syntaxin-binding protein 1 OS=Rattus norvegicus GN=Stxbp1 PE=1 SV=1 STXB1_RAT MH+ (mono):1.008 MH+ (avg): 1.008 Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks:775 Tolerance (Da) 0.900 Number of Peaks: 1726

vo 6

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks: 616

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MAPIGLKAVV GEKIMHDVIK KVKKKGEWKV LVVDQLSMRM LSSCCKMTDI MTEGITIVED INKRREPLPS LEAVYLITPS EKSVHSLISD FKDPPTAKYR

110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

AAHVFFTDSC PDALFNELVK SRAAKVIKTL TEINIAFLPY ESQVYSLDSA DSFQSFYSPH KAQMKNPILE RLAEQIATLC ATLKEYPAVR YRGEYKDNAL

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

LAQLIQDKLD AYKADDPTMG EGPDKARSQL LILDRGFDPS SPVLHELTFQ AMSYDLLPIE NDVYKYETSG IGEARVKEVL LDEDDDLWIA LRHKHIAEVS

310 320 330 340 350 360 370 380 390 400

QEVTRSLKDF SSSKRMNTGE KTTMRDLSQM LKKMPQYQKE LSKYSTHLHL AEDCMKHYQG TVDKLCRVEQ DLAMGTDAEG EKIKDPMRAI VPILLDANVS

410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

TYDKIRIILL YIFLKNGITE ENLNKLIQHA QIPPEDSEII TNMAHLGVPI VTDSTLRRRS KPERKERISE QTYQLSRWTP IIKDIMEDTI EDKLDTKHYP

510 520 530 540 550 560 570 580 590

YISTRSSASF STTAVSARYG HWHKNKAPGE YRSGPRLIIF ILGGVSLNEM RCAYEVTQAN GKWEVLIGST HILTPQKLLD TLKKLNKTDE EISS

Рисунок 84. Данные идентификации белка 8ТХБР1 методом масс-спектрометрии в трех образцах мозга шестимесячных самцов крыс. Показана аминокислотная последовательность белка БТХБР1. Пептиды, идентифицированные масс-спектрометрией, обозначены желтым цветом.

7

FXR1 Fragile X mental retardation syndrome-related protein 1 OS=Rattus norvegicus GN=Fxr1 PE=1 SV=1 FXR1_RAT MH+ (mono):1.008 MH+ (avg): 1.008

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks:775 Tolerance (Da) 0.900 Number of Peaks: 1726

Tolerance (Da):0.500 Number of Peaks: 616 »

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MAELTVEVRG SNGAFYKVFI KDVHEDSLTV VFENNWQPER QVPFNEVRLP PPPDIKKEIS EGDEVEVYSR ANDQEPCGWW LAKVRMMKGE FYVIEYAACD

110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

ATYNEIVTFE RLRPVNQNKT VKKNTFFKCT VDVPEDLREA CANENAHKDF KKAVGACRIF YHPETTQLMI LSASEATVKR VNILSDMHLR SIRTKLMLMS

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

RNEEATKHLE CTKQLAAAFH EEFVVREDLM GLAIGTHGSN IQQARKVPGV TAIELDEDTG TFRIYGESAE AVKKARGFLE FVEDFIQVPR NLVGKVIGKN

310 320 330 340 350 360 370 380 390 400

GKVIQEIVDK SGVVRVRIEG DNENKLPRED GMVPFVFVGT KESIGNVQVL LEYHIAYLKE VEQLRMERLQ IDEQLRQIGM GFRPSSTRGP EKEKGYATDE

410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

STVSSVQGSR SYSGRGRGRR GPNYTSGYGT NSELSNPSET ESERKDELSD WSLAGEDDRE TRHQRDSRRR PGGRGRSVSG GRGRGGPRGG KSSISSVLKD

510 520 530 540 550 560

PDSNPYSLLD NTESDQTADT DASESHHSTN RRRRSRRRRT DEDAVLMDGM TESDTASVNE NGLGKRCD

Рисунок 85. Данные идентификации белка БХЮ методом масс-спектрометрии в трех образцах мозга шестимесячных самцов крыс, ^о Показана аминокислотная последовательность белка РХЮ. Пептиды, идентифицированные масс-спектрометрией, обозначены желтым цветом.

SAINT-PETERSBURG STATE UNIVERSITY

As Manuscript

Shenfeld Aleksandr Anatolevich

IDENTIFICATION OF PROTEINS FORMING AMYLOID AGGREGATES IN

MAMMALIAN BRAIN

Scientific specialization 1.5.7. Genetics

Thesis for a Candidate degree in biological sciences Translation from Russian

Scientific supervisor: Doctor of biological sciences, docent Galkin Aleksey Petrovich

Saint-Petersburg 2022

TABLE OF CONTENTS

LIST OF ABBREVIATIONS AND SYMBOLS..................................................................................103

INTRODUCTION.................................................................................................................................104

1 LITERATURE REVIEW...................................................................................................................107

Amyloids....................................................................................................................................107

.1 Definition and general characteristics.....................................................................................107

.1.1 Structure of amyloids. Models of the amyloid structure......................................................107

.1.2 Mechanism of amyloid formation........................................................................................109

.1.3 Role of amino acid composition in amyloid fibril formation...............................................109

.1.4 Methods for detection and identification of amyloids..........................................................110

.2 Diversity of amyloids..............................................................................................................113

.2.1 Functional amyloids and amyloid-like proteins...................................................................114

.2.1.1 Amyloids and amyloid-like proteins that provide the adhesion of organisms to the substrate .....................................................................................................................................................114

.1.2.2 Moisture protection............................................................................................................115

.1.2.3 Regulation of protein toxicity............................................................................................116

.1.2.4 Control of genetic incompatibility.....................................................................................116

.1.2.5 Egg shell protection...........................................................................................................117

.1.2.6 Fertilization control in mammals.......................................................................................117

.1.2.7 Control of programmed cell death (necroptosis)...............................................................118

.1.2.8 Regulation of embryogenesis............................................................................................118

.1.2.9 Polymerization of melanin molecules...............................................................................119

.1.2.10 Storage of peptide hormones...........................................................................................119

.1.2.11 Amyloids interacting with mRNA...................................................................................120

.1.2.12 Myelin formation.............................................................................................................120

.2 Myelin.........................................................................................................................................121

.2.1 The structure and function of the myelin sheath.....................................................................121

.2.2 The architecture of the myelin sheath in the CNS...................................................................123

.2.3 Molecular composition of myelin............................................................................................124

1.2.3.1 The role of proteins in the myelin sheaths formation...........................................................125

1.2.3.1.1 Myelin Basic Protein (MBP).............................................................................................126

2 MATERIALS AND METHODS.......................................................................................................130