Молекулярный механизм цинк-зависимой димеризации бета-амилоида при болезни Альцгеймера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат наук Куликова, Александра Александровна

• Куликова, Александра Александровна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Куликова, Александра Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Протеинопатии

1.1.1. Протеинопатии

1.1.2. Неправильный фолдинг белков и агрегация

1.1.3. Амилоидные фибриллы

1.1.4. Защитные внутриклеточные механизмы, активируемые при протеинопатиях

1.2. Болезнь Альцгеймера

1.2.1. Болезнь Альцгеймера

1.2.2. р-амилоид, протеолитический процессинг белка АРР, мутации, ассоциированные с болезнью Альцгеймера

1.2.3. Агрегация р-амилоида, образование нейротоксических агентов

1.3. Роль ионов цинка в развитии болезни Альцгеймера

1.4. Металлсвязывающий домен Ар

1.4.1. Роль мутаций и посттрансляционных модификаций металлсвязывающего домена Ар в патогенезе болезни Альцгеймера

1.4.1.1. Мутации металлсвязывающего домена Ар

1.4.1.2. Посттрансляционные модификации металлсвязывающего домена Ар

1.4.1.3. Металлсвязывающий домен Ар крыс и мышей

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты и материалы

2.1.1. Использованные реактивы

2.1.2. АР, его фрагменты и модифицированные формы

2.1.3. Клеточная культура

2.2. Методы исследований

2.2.1. Определение концентраций

2.2.2. Изотермическая калориметрия титрования

2.2.2. Оптический биосенсор, работающий на эффекте поверхностного плазмонного резонанса

2.2.3. Масс-спектрометрия с ионизацией распылением в электрическом поле

2.2.4. Гибридный квантово-механический/молекулярно-механический метод

2.2.5. Спектроскопия ЯМР

2.2.6. Проточная цитофлуорометрия

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Определение минимального цинк-связывающего сайта в металлсвязывающем домене А(3 человека

3.2. Определение сайта димеризации металлсвязывающего домена А)3

3.3. Влияние модификаций в металлсвязывающем домене АР на его взаимодействие с ионами цинка

3.3.1 Механизм цинк-зависимой димеризации металлсвязывающего домена Ар крысы

3.3.2. Влияние фосфорилирования остатка серина в положении восемь металлсвязывающего домена Ар человека на его взаимодействие с ионами цинка

3.3.3. Влияние мутации остатка гистидина в положении шесть металлсвязывающего домена Ар человека на его взаимодействие с ионами цинка

3.3.4. Влияние изомеризации остатка аспарагиновой кислоты в положении семь АР человека на его нейротоксические свойства

3.4. Молекулярный механизм цинк-зависимой димеризации металлсвязывающего домена АР человека и его патогенных модификаций

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Молекулярный механизм цинк-зависимой димеризации бета-амилоида при болезни Альцгеймера»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Изменение структуры белков, приводящее к их патологической агрегации, лежит в основе развития ряда нейродегенеративных заболеваний -протеинопатий. Особое место среди протеинопатий занимает болезнь Альцгеймера (БА) -наиболее распространенная причина деменции пожилых людей. БА диагностируется примерно у 11 % лиц старше 65 лет и у 32% - старше 85 лет. Увеличение продолжительности жизни в ближайшем будущем делает БА одной из основных проблем, с которой столкнутся системы здравоохранения развитых стран. В 2010 г. во всем мире насчитывалось 36 млн. человек с диагнозом БА, а к 2050 г. их число может составить 115 млн.

Степень разработанности темы исследования. БА характеризуется наличием амилоидных бляшек в межклеточном пространстве и внутриклеточных нейрофибриллярных клубков в головном мозге пациентов. Основным компонентом амилоидных бляшек является бета-амилоид (АР) - пептид, состоящий из 36-43 аминокислотных остатков. Согласно «амилоидной гипотезе» возникновения БА [1], ключевым событием, запускающим патогенный каскад заболевания, является процесс агрегации Ар в нейротоксичные димеры и олигомеры, а затем — в амилоидные бляшки. На сегодняшний день детальный молекулярный механизм агрегации Ар остается неизвестным. Важную роль в этом процессе играют ионы цинка. Первые шестнадцать аминокислотных остатков Ар формируют его металлсвязывающий домен - Ар(1-16). Наличие мутаций и посттрансляционных модификаций в Ар(1-16) оказывает влияние на процесс агрегации Ар и, таким образом, на развитие БА.

В настоящее время не существует эффективных лекарственных средств, способных остановить течение заболевания. В связи с этим ведется активный поиск новых лекарственных мишеней. Выявление молекулярных основ патогенной агрегации Ар, а именно, взаимодействия металлсвязывающего домена Ар(1-16) и его природных изоформ с ионами цинка, представляет большой интерес в свете направленного поиска терапевтических мишеней и борьбы с БА. Цели и задачи. Целью настоящей работы являлось определение молекулярного механизма цинк-зависимой димеризации металлсвязывающего домена АР(1-16) и его модификаций при БА.

В задачи работы входило:

1. Установление аминокислотных остатков, хелатирующих Zn2+, в мономерном комплексе АР(1-16) человека с цинком.

2. Определение сайта цинк-зависимой димеризации АР(1-16) человека.

3. Исследование влияния трех замен в АР(1-16) крысы на его взаимодействие с ионами цинка.

4. Исследование влияния модификаций АР(1-16) человека, ассоциированных с патогенезом БА-фосфорилирования остатка Ser8 АР(1-16) и «английской» I-Iis6Arg мутации-на его взаимодействие с ионами цинка.

5. Сравнение цитотоксического действия полноразмерного Ар, АР(1-42), и АР(1-42), содержащего изомеризованный остаток Asp7, на нейрональные клетки человека.

Научная новизна исследования. Впервые было систематически исследовано взаимодействие ионов цинка с АР(1-16) человека и влияние ассоциированных с развитием БА мутации и посттрансляционной модификации АР(1-16) на процесс его цинк-зависимой димеризации. На основе полученных данных был установлен механизм цинк-зависимой димеризации Ар(1-16) человека и его патогенных форм. Выявленные в ходе работы различия в структурной организации цинк-связывающих сайтов АР(1-16) человека и крысы позволили объяснить тот факт, что при старении у крыс не образуются амилоидные бляшки, которые являются основным гистопатологическим признаком БА. Установлено, что изомеризация Asp7 Ар приводит к значительному усилению его токсического действия на нейрональные стволовые клетки человека NSC-hTERT.

Теоретическая и практическая значимость работы. В ходе диссертационной работы, в рамках развития «амилоидной гипотезы» возникновения БА, был установлен молекулярный механизм цинк-зависимой димеризации АР(1-16) и его модифицированных форм. Полученные данные указывают на важное значение взаимодействия ионов цинка с металлсвязывающим доменом АР(1-1б) как процесса, лежащего в основе развития БА. Результаты работы свидетельствуют о том, что фрагмент 11-14 Ар, через который осуществляется димеризация АР(1-16) человека, представляет собой терапевтическую мишень, блокирование которой будет замедлять прогрессию БА.

Методология и методы исследования. В работе были использованы современные биофизические методы анализа структуры молекул и их взаимодействий: изотермическая калориметрия титрования, спектроскопия ЯМР, оптический биосенсор, работающий на эффекте поверхностного плазменного резонанса, масс-спектрометрия с ионизацией распылением в электрическом поле, гибридный квантово-механический/молекулярно-механический метод. Для измерения параметров клеток был использован метод проточной цитометрии. Положения, выносимые на защиту.

1. Установлено, что в мономерном комплексе металлсвязывающего домена 1-16 Ар человека с Zn2+ фрагмент 6-14 формирует минимальный цинк-связывающий центр, в котором ион цинка координируется остатками IIis6, Glull, His 13 и Hisl4, а участок 11-14 представляет собой первичный сайт узнавания Zrf . Этот же участок является сайтом цинк-зависимой димеризации Ар(1-16).

2. Обнаружено, что А(3(1-16) крысы образует цинк-индуцированные димеры, структурная организация которых отличается от димеров АР(1-16) человека. В димерах АР(1-16) крысы Zn2+ координируется остатками His6 и His 14 двух субъединиц, взаимное расположение которых препятствует формированию амилоидных фибрилл.

2+

3. Показано, что исключение остатка His6 из координационной среды Zn вследствие патогенных модификаций в АР(1-16) человека, таких как фосфорилирование остатка Ser8 и «английская» наследственная I-Iis6Arg мутация, усиливает его цинк-зависимую димеризацию.

4. Обнаружено, что изомеризация Asp7 приводит к значительному усилению токсического действия полноразмерного АР(1-42) на нейрональные стволовые клетки человека NSC-hTERT. Нейротоксический эффект этой модификации обусловлен индукцией апоптоза.

5. Установлен молекулярный механизм цинк-зависимой димеризации металлсвязывающего домена Ар человека и его модифицированных патогенных форм. Показано, что димеризация всех исследованных форм Ар(1-16) человека осуществляется через фрагмент 11-14. Полученные результаты свидетельствуют о том, что фрагмент 11-14 р-амилоида представляет потенциальную лекарственную мишень, блокирование которой будет препятствовать его патогенной димеризации и развитию БА.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты работы были представлены на девяти международных конференциях: на XIX международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2012» (Москва, 9-13 апреля 2012), на XVI международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 16-21 апреля 2012), на XVII International Society of Biological Calorimetry Conference (Лейпциг, Германия, 3-6 июня 2012), на XXV International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (Лион, Франция, 19-24 августа 2012), на 38th FEBS Congress (Санкт-Петербург, 6-11 июля 2013), на International Conference EUROMAR-2014 (Цюрих, Швейцария, 29 июня-3 июля 2014), на Alzheimer's Association International Conference (Дания, Копенгаген, 12-16 июля, 2014), на FEBS ЕМВО 2014 Conference (Париж, Франция, 30 августа-4 сентября 2014); 12th International Conference on Alzheimer's and Parkinson's diseases and Related Neurological Disorders (Франция, Ницца, 18-22 марта 2015), а также на XXIII зимней молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 7-10 февраля 2011).

Материалы диссертационной работы отражены в девяти статьях, из них семь статей - в зарубежных профильных рецензируемых журналах, две статьи - в отечественном профильном рецензируемом журнале.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Протеинопатии 1.1.1. Протеиноиатии

Распространенность нейродегенеративных заболеваний (НДЗ) растет во многих странах в связи с увеличением средней продолжительности жизни населения, что приводит к повышению нагрузки на систему здравоохранения. Возрастные НДЗ характеризуются нарушениями мышления, двигательной функции, памяти, познания и других способностей. Клинические проявления НДЗ обусловлены прогрессирующей дисфункцией нейронов и их гибелью в определенных областях нервной системы. На основе сходного молекулярного механизма патогенеза ряд НДЗ был объединен в группу протеинопатий [2, 3]. В эту группу входят такие распространенные заболевания как болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона, а также болезнь Хантингтона, боковой амиотрофический склероз, болезнь Крейтцфельдта-Якоба (таблица 1). Протеинопатии относятся к классу заболеваний, которые развиваются вследствие неправильного сворачивания склонных к агрегации белков (от англ. aggregation-prone proteins) [2, 4], приводящего к их накоплению в виде внутри- и/или внеклеточных агрегатов в тканях нервной системы [5-9]. Для некоторых белков этой группы (таблица 1) физиологическая функция известна, например, супероксиддисмутаза SOD-1 защищает внутриклеточное пространство от супероксид-анионов, а белок тау стабилизирует микротрубочки цитоскелета. Функции гентингтина, а-синуклеина, прионового белка PrPSc и амилоида (Ар) до сих пор однозначно не установлены. В процессе развития протеинопатии в результате агрегации эти белки оказывают цитотоксическое действие на нейроны и/или теряют свою биологическую функцию. Критическая роль склонных к агрегации белков в этиологии и патогенезе протеинопатий была доказана в ряде биохимических, нейропатологических и генетических исследований, а основные стадии развития заболеваний экспериментально были воспроизведены in vivo на трансгенных животных [10-14].

Таблица 1. Биохимические и клинические характеристики ряда нейродегенеративных заболеваний - протеинопатий

Название заболевания Белок, вовлеченный в патогенез Включение Локализация включений Поражаемые области мозга Клинические проявления

Болезнь Альцгеймера р-амилоид Амилоидные (сенильные) бляшки Вне клеток Кора и энторинальная область коры головного мозга, гиппокамп Прогрессирующая деменция

Белок тау Нейрофибриллярные клубки Цитоплазма нейронов

Болезнь Паркинсона а-синуклеин Тельца Леви Цитоплазма нейронов и олигодендроцитов Черная субстанция, гипоталамус Нарушение двигательной функции, деменция

Болезнь Хантингтона Гентингтин Отложения белковых агрегатов В ядрах и цитоплазме нейронов Полосатое тело и кора головного мозга Психические расстройства, хорея, деменция

Боковой амиотрофический склероз Супероксиддисмутаза-1 Тельца Буниной Цитоплазма мотонейронов Двигательная кора, ствол головного мозга Нарушение двигательной функции

Болезнь Крейтцфельдта-Якоба Прионный белок РгРЬс Прионные бляшки Вне клеток Кора больших полушарий головного мозга, базальные ганглии, спинной мозг Психические расстройства, глобальные когнитивные нарушения, атаксия

Таупатии: прогрессирующий надъядерный паралич, кортикобазальная дегенерация, болезнь Пика, лобно-височная дегенерация Белок тау Фибриллярные включения В цитоплазме Различные зоны головного мозга в зависимости от заболевания Дегенерация мозга, деменция, нарушение двигательной функции

1.1.2. Неправильный фолдинг белков и агрегация

Информация, необходимая для правильного сворачивания пептидной цепи в третичную (нативную) структуру, обеспечивающую биологическую функцию белка, закодирована в его первичной аминокислотной последовательности [15, 16]. Аминокислотная последовательность белка определяет термодинамически стабильную нативную конформацию при физиологических значениях давления, температуры и рН. Белки с простой структурой сворачиваются по принципу «все или ничего», в соответствии с которым переход из развернутой в нативную форму белка является одностадийным [17, 18]. Сворачивание склонных к агрегации белков, однако, не может быть описано в соответствии с этим принципом. В соответствии с современными представлениями, нативная конформация склонных к агрегации белков формируется через образование одной или нескольких частично свернутых промежуточных форм (рисунок 1) [19]. Энергия активации, необходимая для перехода из промежуточного состояния в склонную к агрегации форму, ненамного превышает энергию, необходимую для перехода в нативную форму. При этом агрегированная форма энергетически более выгодна, т.е. соответствует наименьшему значению свободной энергии. Согласно альтернативной модели, развернутая полипептидная цепь может укладываться в две различные, обладающие сходными термодинамическими характеристиками, промежуточные формы. Из одной формируется нативный белок в нормальной конформации, из второй -склонная к агрегации форма. Предполагается, что белки с участками, которые могут формировать альтернативные структуры со сходной термодинамической стабильностью, с большей вероятностью образовывают агрегаты [19]. Кроме того, целый ряд факторов влияет на агрегационные свойства белков, дестабилизируя их нативную конформацию и смещая равновесие в сторону образования агрегатов [2]. Среди этих факторов можно выделить изменения в первичной аминокислотной последовательности [20, 21] и химические модификации белков [22, 23], колебания температуры [23] и рП [24, 25], окислительный стресс [26], увеличение концентрации белков, нарушение работы систем «контроля качества» белков [27, 28].

I

Натввная форма белка

У

Агрегированная форма белка

Координата реакции

Рисунок 1. Энергетическая диаграмма переходов между развернутой, промежуточной, нативной и агрегированной формами белка. Белок из промежуточной формы может перейти в нативную конформацию (синяя линия) - путь с более низкой энергией активации (2). Другой путь, обозначенный зеленой линией, имеет более высокую энергию активации (1), однако в результате образуется устойчивая агрегированная форма, которая обладает более низкой свободной энергией.

Каскадный процесс образования гистопатологических включений протекает по сходному для разных протеинопатий механизму [3]. Основные этапы этого процесса показаны на рисунке 2. Первым этапом запуска агрегации является изменение конформации ключевого белка под влиянием ряда факторов, что приводит к его неправильному сворачиванию в патогенную форму (рисунок 2А). Вторым этапом агрегации белков является образование низкомолекулярных олигомеров, из которых затем формируются упорядоченные протофибриллы (неразветвленные структуры шириной 10 нм) либо аморфные агрегаты (рисунок 2Б). Олигомеры и протофибриллы растворимы и находятся в функционально активном пространстве клетки, будучи в большинстве случаев токсичными для нее [29]. Нейротоксический эффект этих продуктов вносит наибольший вклад в развитие нейродегенеративных процессов, а повышение их внутриклеточной концентрации до

критического уровня ведет к гибели нейронов [30]. В связи с этим, преобразование протофибрилл в нерастворимые высокомолекулярные фибриллы, из которых формируются плотно упакованные фибриллярные структуры (рисунок 2В), сегодня рассматривается как элемент защитного механизма, способствующего удалению и инактивации растворимых низкомолекулярных агрегатов [3, 30]. На заключительном этапе агрегации в пораженных клетках либо в межклеточном пространстве формируются различные гистопатологические включения, такие как бляшки, тельца, клубки и т.п. (рисунок 2В, таблица 1).

Развитие протеинопатии

Генетические мутации, химические модификации, колебания температуры и рН, окислительный стресс, нарушение работы систем протеолитической деградации бедкой ■ пр.

ч л

Нативная Развернуг1|11 Неправильно

форма белка ^Р"5™ белка патогенная

форма белка

■ р-складчатый слой

Внеклеточные отложения

Внутриядерные включения

Отложения в цитоплазме

Рисунок 2. Основные этапы образования гистопатологических включений при протеинопатиях. А - под влиянием различных факторов (перечислены в оранжевом блоке) склонные к агрегации белки претерпевают конформационные изменения, что приводит к их разворачиванию и неправильному сворачиванию в патогенную форму, содержащую р-складчатые слои. Б - неправильно свернутые белки образуют олигомеры, из которых впоследствии формируются упорядоченные протофибриллы либо аморфные агрегаты. Эти образования, в особенности низкомолекулярные олигомерные формы, оказывают цитотоксическое действие на нейроны. В - на заключительном этапе агрегации из протофибрилл образуются зрелые фибриллы, которые, в свою очередь, формируют гистопатологические включения в нервной ткани. Эти включения могут локализоваться как внутри клеток (внутриядерные, цитоплазматические), так и за их пределами.

1.1.3. Амилоидные фибриллы

При протеинопатиях чаще всего формируются и депонируются гистопатологические включения амилоидного типа. Амилоиды - фибриллярные полипептидные агрегаты, содержащие кросс-Р-листовую структуру (рисунок ЗА) [31]. Последняя редакция списка белков человека, формирующих амилоидные фибриллы, включает 31 белок [32]. Амилоидные фибриллы - сложный объект для детальной структурной характеристики, поскольку они нерастворимы в водных растворах. Для определения структур амилоидных фибрилл используют методы трансмиссионной электронной микроскопии, спектроскопии ЯМР твердого тела и рентгеноструктурного анализа [33-42]. Наличие кросс-Р-листовой структуры, в которой плоскости Р-листов и водородные связи ориентированы параллельно оси фибрилл, а плоскости Р-тяжей - перпендикулярно, обуславливает окрашивание амилоидных фибрилл красителями конго красный, тиофлавин Б или Т [33]. Стопки Р-слоев образуют протофиламенты (рисунок ЗБ). Расположенные друг напротив друга протофиламенты связываются друг с другом, как зубцы в молнии, за счет гидрофобных контактов между боковыми короткими участками пептидов (рисунок ЗБ). Такие «стерические молнии» соединяют протофиламенты в фибриллы и являются структурной основой амилоидных фибрилл (рисунок ЗВ, Г) [34, 35].

«Стерическая молния»

Фибрилла

I

Протофиламент

Кросс-р-листовая структура

Рисунок 3. Структурная организация амилоидных фибрилл (адаптированный рисунок из работ [31] и [34]). А - организация кросс-Р-листовой структуры [РОВ ГО 20ЫУ]. В верхней части приведена стержневая модель трех основных цепей пептида, водородные связи между которыми отмечены черной пунктирной линией, в нижней части приведена ленточная диаграмма этих цепей. Б - кросс-Р-листовая структура является основой протофиламента. В -«стерическая молния» (Г), образованная короткими участками боковых цепей пептидов, соединяет протофиламенты, в результате чего формируется зрелая фибрилла.

Амилоидные фибриллы, состоящие из полипептидов с одинаковой аминокислотной последовательностью, часто формируют полиморфные структуры. В большинстве случаев амилоидные фибриллы формируются из параллельных Р-листов (рисунок 3, 4А), как, например, фибриллы Ар(1-42) [36], фибриллы амилина [37], прионов дрожжей [38], белка РгР [39]. Фибриллы, составленные из антипараллельных р-листов (рисунок 4Б), встречаются редко и, как правило, формируются из коротких пептидов, которые содержат только один гидрофобный сегмент в одном Р-тяже [40, 41]. Еще реже встречаются фибриллы, образованные Р-спиралями (рисунок 4В). Такая организация характерна для фибрилл белка пертактина [42] и белка CsgA [36]. Как отмечалось выше, амилоидные фибриллы сегодня не рассматриваются как основные нейротоксические агенты при развитии протеинопатий. Однако существует гипотеза, что Б А может развиваться в результате нейротоксического действия (прямого либо опосредованного) конкретных структур фибрилл Ар, в то время как другие структуры относительно безопасны [43, 44]. Например, in vitro фибриллы АР(1-40), несущего «айовскую» мутацию, - замену Asp23 на Asn, ассоциированную с развитием ранней формы БА, состоят из антипараллельных Р-листов [45]. Другие мутации в регионе 21-23 Ар также приводят к сходному патологическому структурному эффекту [46]. Изучение структуры и свойств продуктов патогенной агрегации (олигомеров, протофибрилл и фибрилл) и взаимосвязи между этими продуктами является важнейшим звеном в стратегии разработки методов воздействия на процессы формирования и стабильности белковых агрегатов при протеинопатиях.

Рисунок 4. Схема кросс-Р-листовых структур, сформированных параллельными Р-листами (А), антипараллельными Р-листами (Б) и Р-спиралями (В) (адаптированный рисунок из работы [47]).

1.1.4. Защитные внутриклеточные механизмы, активируемые при протеинопатиях

Нейроны обладают высокоэффективной системой «контроля качества» белков, которая распознает неправильно свернутые белки и запускает их повторную укладку или деградацию

[48, 49]. На рисунке 5 указаны основные компоненты системы «контроля качества» белков: система шаперонов (рисунок 5А), убиквитин-протеасомная (УПС) (рисунок 5Б) и аутофагосомно-лизосомная системы (рисунок 5В). Шапероны (рисунок 5А) играют важную роль на начальных этапах заболевания: они распознают неправильно свернутые белки, способствуют их «правильному» сворачиванию, препятствуют агрегации патогенных форм, сопровождая их в УПС для деградации. УПС (рисунок 5Б) участвует в деградации поврежденных белков и их низкомолекулярных агрегатов. Этот процесс включает два шага: ковалентное присоединение убиквитина к белку-субстрату с помощью каскада химических реакций, катализируемых убиквитин-активирующим ферментом (Е1), убиквитин-конъюгирующим ферментом (Е2) и убиквитин-лигазой (ЕЗ), а затем расщепление полиубиквитинированного белка-субстрата протеасомой с высвобождением свободного убиквитина. Аутофагосомный путь (рисунок 5В) помогает утилизировать крупные белковые агрегаты на более поздних этапах развития протеинопатий. Агрегаты сначала изолируются в двухмембранную аутофагосому, которая позднее сливается с лизомой и образует аутофаголизосому. В аутофаголизосоме белковые агрегаты деградируются лизосомными гидролазами. Белки р62 и ИВШ участвуют в процессе активации аутофагии убиквитинированных белковых агрегатов. Нарушение функции каждого из компонентов системы «контроля качества» белков в нейронах в результате их перегруженности агрегированными формами неправильно свернутых белков - важнейший фактор при развитии протеинопатий, поскольку эта система участвует в регуляции основных клеточных процессов, таких как клеточное деление и апоптоз [50-52].

/ . Нативная \ / А форма белка РазвернутыйбелокЧ^. \ Неправильно свернутая (патогенная) форма белка ^^^ Убиквитнн ^ ^ / Убиквитин-протеасомная система

Аутофагосома Аутофаголизосома Лизосома

Рисунок 5. Основные компоненты системы «контроля качества» белков, активируемые при протеинопатиях: система шаперонов (А), убиквитин-протеасомная (Б) и аутофагосомно-лизосомная системы (В).

1.2. Болезнь Альцгенмера

1.2.1. Болезнь Альцгенмера

Особое место среди протеинопатий занимает БА - самая распространенная причина деменции пожилых людей [53]. Прогрессия заболевания сопряжена с повреждением и разрушением нейронов и синапсов, сопровождающимися воспалительными процессами [54, 55]. БА клинически характеризуется постепенным ухудшением памяти, изменением поведения, нарушением внимания, восприятия, мышления, постепенной потерей социальных навыков и языковой функции [56-59]. БА диагностируется примерно у 11% лиц старше 65 лет и у 32% -старше 85 лет [60, 61]. Увеличение продолжительности жизни в ближайшем будущем делает БА одной из основных проблем, с которой столкнутся системы здравоохранения развитых стран. В 2010 г. во всем мире насчитывалось 36 млн. человек с диагнозом БА, а к 2050 г. их число может составить 115 млн. человек [62]. Б А - это многофакторное заболевание. Несмотря на активные исследования, в настоящее время не существует ни молекулярной диагностики ранних стадий заболевания, ни лекарственных средств, эффективных при БА. Единственные доступные на данный момент лекарственные средства - ингибиторы ацетилхолинэстеразы и мемантин - лишь временно снимают симптомы, но не предотвращают развитие патологии. Для направленного поиска терапевтических средств и эффективной диагностики БА необходимо выявить молекулярные механизмы, лежащие в основе патогенеза этого заболевания.

В 1907 г. психиатр Алоис Альцгеймер провел анализ постмортальных образцов головного мозга своей пациентки и описал характерные включения в нервной ткани -внеклеточные амилоидные бляшки и внутриклеточные нейрофибриллярные клубки, наличие которых до сих пор является основным критерием для установления или подтверждения диагноза БА [63]. Основным компонентом амилоидных бляшек являются агрегированные формы [З-амилоида (Ар), а нейрофибриллярных клубков - гиперфосфорилированный белок тау. Гистопатологические включения обоих типов обладают нейротоксическим эффектом [64, 65], поэтому вопрос о том, какой процесс первичен - агрегация АР или гиперфосфорилированного белка тау - вызывал широкую дискуссию. Согласно ведущей «амилоидной гипотезе» возникновения БА (рисунок 6), ключевая роль в инициации патогенеза отводится агрегации неправильно свернутого Ар в димеры и олигомеры, а затем в нерастворимые амилоидные бляшки [1, 66, 67]. Агрегация АР влечет за собой комплекс патологических процессов, таких как нарушение синаптической передачи и межклеточной коммуникации [68-70], активация микроглии и астроцитов [71, 72], нарушение нейронального ионного гомеостаза и окислительный стресс [73], митохондриальная дисфункция [74]. Основной вклад в развитие БА,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куликова, Александра Александровна, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Hardy J., Selkoe D. J. The amyloid hypothesis of Alzheimer's disease: progress and problems on the road to therapeutics // Science. - 2002. - T. 297, № 5580. - C. 353-6.

2. Jellinger K. A. Recent advances in our understanding of neurodegeneration // J Neural Transm. - 2009. - Т. 116, № 9. - С. 1111 -62.

3. Шелковникова Т. А., Куликова А. А., Цветков Ф. О., Peters О., Бачурин С. О., Бухман В. JL, II. II. Н. Протеинопатии - формы иейродегенеративных заболеваний, в основе которых лежит патологическая агрегация белков // Молекулярная биология. - 2012. — Т. 46, № 3. — С. 402^115.

4. Kurz A., Perneczky R. Neurobiology of cognitive disorders // Curr Opin Psychiatry. — 2009. — T. 22, № 6. - C. 546-51.

5. Forman M. S., Trojanowski J. Q., Lee V. M. Neurodegenerative diseases: a decade of discoveries paves the way for therapeutic breakthroughs // Nat Med. - 2004. - T. 10, № 10. - C. 1055-63.

6. Forman M. S., Trojanowski J. Q., Lee V. M. TDP-43: a novel neurodegenerative proteinopathy // Curr Opin Neurobiol. - 2007. - T. 17, № 5. - C. 548-55.

7. Agorogiannis E. I., Agorogiannis G. I., Papadimitriou A., Hadjigeorgiou G. M. Protein misfolding in neurodegenerative diseases // Neuropathol Appl Neurobiol. - 2004. - T. 30, № 3. — C. 215-24.

8. Selkoe D. J. Folding proteins in fatal ways // Nature. - 2003. - T. 426, № 6968. - C. 900-4.

9. Soto C., Estrada L. D. Protein misfolding and neurodegeneration // Arch Neurol. - 2008. - T. 65, № 2. — C. 184-9.

10. Woodruff-Pak D. S. Animal models of Alzheimer's disease: therapeutic implications // J Alzheimers Dis.-2008.-T. 15,№4.-C. 507-21.

11. Bugos O., Bhide M., Zilka N. Beyond the rat models of human neurodegenerative disorders // Cell Mol Neurobiol. - 2009. - T. 29, № 6-7. - C. 859-69.

12. Ferrante R. J. Mouse models of Huntington's disease and methodological considerations for therapeutic trials // Biochim Biophys Acta. - 2009. - T. 1792, № 6. - C. 506-20.

13. NinkinaN. N., Ustiugov A. A., Bukhman V. L. [Modelling synucleinopathies in genetically modified animals-successes and failures] // Mol Biol (Mosk). - 2008. - T. 42, № 5. - C. 840-55.

14. Telling G. C. Transgenic mouse models of prion diseases // Methods Mol Biol. - 2008. - T. 459. - C. 249-63.

15. Herczenik E., Gebbink M. F. Molecular and cellular aspects of protein misfolding and disease // Faseb j. - 2008. - T. 22, № 7. - C. 2115-33.

16. Anfinsen C. B. Principles that govern the folding of protein chains // Science. - 1973. - T. 181, № 4096.-C. 223-30.

17. Tanford C. Protein denaturation // Adv Protein Chem. - 1968. - T. 23. - C. 121-282.

18. Sadqi M., Fushman D., Munoz V. Atom-by-atom analysis of global downhill protein folding // Nature. - 2006. - T. 442, № 7100. - C. 317-21.

19. Murphy R., Tsai A. Protein Folding, Misfolding, Stability, and Aggregation //.

20. Goedert M., Spillantini M. G. A century of Alzheimer's disease // Science. - 2006. - T. 314, № 5800. - C. 777-81.

21. Finder V. H., Glockshuber R. Amyloid-beta aggregation //Neurodegener Dis. - 2007. - T. 4, № l.-C. 13-27.

22. Nilsson K. P., Aslund A., Berg I., Nystrom S., Konradsson P., Herland A., Inganas O., Stabo-Eeg F., Lindgren M., Westermark G. T., Lannfelt L., Nilsson L. N., Hammarstrom P. Imaging distinct conformational states of amyloid-beta fibrils in Alzheimer's disease using novel luminescent probes // ACS Chem Biol. - 2007. - T. 2, № 8. - C. 553-60.

23. Carrel 1 R. W., Lomas D. A. Conformational disease // Lancet. - 1997. - T. 350, № 9071. -C. 134-8.

24. Kelly J. W. The alternative conformations of amyloidogenic proteins and their multi-step assembly pathways // Curr Opin Struct Biol. - 1998. - T. 8, № 1. - C. 101 -6.

25. Cellmer T., Douma R., Huebner A., Prausnitz J., Blanch H. Kinetic studies of protein L aggregation and disaggregation // Biophys Chem. - 2007. - T. 125, № 2-3. - C. 350-9.

26. Nilsson M. R., Driscoll M., Raleigh D. P. Low levels of asparagine deamidation can have a dramatic effect on aggregation of amyloidogenic peptides: implications for the study of amyloid formation // Protein Sci. - 2002. - T. 11, № 2. - C. 342-9.

27. Walker L. C., LeVine H. The cerebral proteopathies: neurodegenerative disorders of protein conformation and assembly // Mol Neurobiol. - 2000. - T. 21, № 1-2. - C. 83-95.

28. Dobson C. M. Protein folding and misfolding //Nature. - 2003. - T. 426, № 6968. - C. 88490.

29. Caughey B., Lansbury P. T. Protofibrils, pores, fibrils, and neurodegeneration: separating the responsible protein aggregates from the innocent bystanders // Annu Rev Neurosci. - 2003. - T. 26. - C. 267-98.

30. DaRocha-Souto B., Scotton T. C., Coma M., Serrano-Pozo A., Hashimoto T., Sereno L., Rodriguez M., Sanchez B., Hyman B. T., Gomez-Isla T. Brain oligomeric beta-amyloid but not total amyloid plaque burden correlates with neuronal loss and astrocyte inflammatory response in amyloid precursor protein/tau transgenic mice // J Neuropathol Exp Neurol. - 2011. - T. 70, № 5. - C. 360-76.

31. Fandrich M. On the structural definition of amyloid fibrils and other polypeptide aggregates // Cell Mol Life Sci. - 2007. - T. 64, № 16. - C. 2066-78.

32. Sipe J. D., Benson M. D., Buxbaum J. N., Ikeda S., Merlini G., Saraiva M. J., Westermark P. Nomenclature 2014: Amyloid fibril proteins and clinical classification of the amyloidosis // Amyloid. - 2014. - T. 21, № 4. - C. 221 -4.

33. Walsh D. M., Lomakin A., Benedek G. B., Condron M. M., Teplow D. B. Amyloid betaprotein fibrillogenesis. Detection of a protofibrillar intermediate // J Biol Chem. - 1997. - T. 272, № 35. - C. 22364-72.

34. Nelson R., Sawaya M. R., Balbirnie M., Madsen A. O., Riekel C., Grothe R., Eisenberg D. Structure of the cross-beta spine of amyloid-like fibrils // Nature. - 2005. - T. 435, № 7043. - C. 773-8.

35. Sawaya M. R., Sambashivan S., Nelson R., Ivanova M. I., Sievers S. A., Apostol M. I., Thompson M. J., Balbirnie M., Wiltzius J. J., McFarlane H. T., Madsen A. O., Riekel C., Eisenberg D. Atomic structures of amyloid cross-beta spines reveal varied steric zippers // Nature. - 2007. - T. 447, № 7143. - C. 453-7.

36. Shewmaker F., McGlinchey R. P., Thurber K. R., McPhie P., Dyda F., Tycko R., Wickner R. B. The functional curli amyloid is not based on in-register parallel beta-sheet structure // J Biol Chem. - 2009. - T. 284, № 37. - C. 25065-76.

37. Luca S., Yau W. M., Leapman R., Tycko R. Peptide conformation and supramolecular organization in amylin fibrils: constraints from solid-state NMR // Biochemistry. - 2007. - T. 46, № 47.-C. 13505-22.

38. Shewmaker F., Wickner R. B., Tycko R. Amyloid of the prion domain of Sup35p has an inregister parallel beta-sheet structure // Proc Natl Acad Sci USA.- 2006. - T. 103, № 52. - C. 19754-9.

39. Walsh P., Simonetti K., Sharpe S. Core structure of amyloid fibrils formed by residues 106126 of the human prion protein // Structure. - 2009. - T. 17, № 3. - C. 417-26.

40. Nielsen J. T., Bjerring M., Jeppesen M. D., Pedersen R. O., Pedersen J. M., Hein K. L., Vosegaard T., Skrydstrup T., Otzen D. E., Nielsen N. C. Unique identification of supramolecular structures in amyloid fibrils by solid-state NMR spectroscopy // Angew Chem Int Ed Engl. -2009.-T. 48, № 12.-C. 2118-21.

41. Balbach J. J., Ishii Y., Antzutkin O. N., Leapman R. D., Rizzo N. W., Dyda F., Reed J., Tycko R. Amyloid fibril formation by A beta 16-22, a seven-residue fragment of the Alzheimer's beta-amyloid peptide, and structural characterization by solid state NMR // Biochemistry. -2000. - T. 39, № 45. - C. 13748-59.

42. Jenkins J., Piekersgill R. The architecture of parallel beta-helices and related folds // Prog Biophys Mol Biol. - 2001. - T. 77, № 2. - С. 111-75.

43. Petkova А. Т., Leapman R. D., Guo Z., Yau W. M., Mattson M. P., Tycko R. Self-propagating, molecular-level polymorphism in Alzheimer's beta-amyloid fibrils // Science. -2005. - T. 307, № 5707. - C. 262-5.

44. Paravastu A. K., Qahwash I., Leapman R. D., Meredith S. C., Tycko R. Seeded growth of beta-amyloid fibrils from Alzheimer's brain-derived fibrils produces a distinct fibril structure // Proc Natl Acad Sci USA.- 2009. - T. 106, № 18. - C. 7443-8.

45. Qiang W., Yau W. M., Luo Y., Mattson M. P., Tycko R. Antiparallel beta-sheet architecture in Iowa-mutant beta-amyloid fibrils // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2012. - T. 109, № 12. - C. 4443-8.

46. Rostagno A., Holton J. L., Lashley Т., Revesz Т., Ghiso J. Cerebral amyloidosis: amyloid subunits, mutants and phenotypes // Cell Mol Life Sci. - 2010. - T. 67, № 4. - C. 581-600.

47. Tycko R. Solid-state NMR studies of amyloid fibril structure // Annu Rev Phys Chem. -2011.-T. 62.-C. 279-99.

48. Buchberger A., Bukau В., Sommer T. Protein quality control in the cytosol and the endoplasmic reticulum: brothers in arms // Mol Cell. - 2010. - T. 40, № 2. - C. 238-52.

49. Maattanen P., Gehring K., Bergeron J. J., Thomas D. Y. Protein quality control in the ER: the recognition of misfolded proteins // Semin Cell Dev Biol. - 2010. - T. 21, № 5. - C. 500-11.

50. Bossy-Wetzel E., Schwarzenbacher R., Lipton S. A. Molecular pathways to neurodegeneration // Nat Med. - 2004. - Т. 10 Suppl. - C. S2-9.

51. Kaganovich D., Kopito R., Frydman J. Misfolded proteins partition between two distinct quality control compartments // Nature. - 2008. - T. 454, № 7208. - C. 1088-95.

52. Bence N. F., Sampat R. M., Kopito R. R. Impairment of the ubiquitin-proteasome system by protein aggregation // Science. - 2001. - T. 292, № 5521. - С. 1552-5.

53. Hof P. R., Bouras C., Perl D. P., Sparks D. L., Mehta N., Morrison J. H. Age-related distribution of neuropathologic changes in the cerebral cortex of patients with Down's syndrome. Quantitative regional analysis and comparison with Alzheimer's disease // Arch Neurol. - 1995. -T. 52, № 4.-C. 379-91.

54. Duyckaerts C., Delatour В., Potier M. C. Classification and basic pathology of Alzheimer disease // Acta Neuropathol. - 2009. - Т. 118, № 1. - C. 5-36.

55. Holtzman D. M., Morris J. C., Goate A. M. Alzheimer's disease: the challenge of the second century // Sci Transl Med. - 2011. - T. 3, № 77. - C. 77srl.

56. Гаврилова С. И. Фармакотерапия болезни Альцгеймера // Пульс, Москва. - 2007.

57. Selkoe D. J. Alzheimer's disease: genes, proteins, and therapy // Physiol Rev. - 2001. - T. 81, № 2. -C. 741-66.

58. Price D. L., Borchelt D. R., Sisodia S. S. Alzheimer disease and the prion disorders amyloid beta-protein and prion protein amyloidoses // Proc Natl Acad Sci USA.- 1993. - T. 90, № 14. -C. 6381-4.

59. Morris J. C., Storandt M., McKeel D. W., Jr., Rubin E. H., Price J. L., Grant E. A., Berg L. Cerebral amyloid deposition and diffuse plaques in "normal" aging: Evidence for presymptomatic and very mild Alzheimer's disease // Neurology. - 1996. - T. 46, № 3. - C. 70719.

60. Гаврилова С. И., Жариков Г. А. Современные стратегии патогенетической терапии болезни Альцгеймера // Вестник Российской Академии медицинских наук -2001. — Т. 7. — С.13-18.

61. Ну L. X., Keller D. М. Prevalence of AD among whites: a summary by levels of severity // Neurology. - 2000. - T. 55, № 2. - С. 198-204.

62. Wortmann M. Dementia: a global health priority - highlights from an ADI and World Health Organization report // Alzheimers Res Ther. - 2012. - T. 4, № 5. - C. 40.

63. Greenson) A. A. t. f. G. b. L. J. a. II. About a peculiar disease of the cerebral cortex. // Alzheimer Dis Assoc Disord. - 1987 (1907). - Т. 1, № 1. - C. 3-8.

64. Selkoe D. J. Biochemistry and molecular biology of amyloid beta-protein and the mechanism of Alzheimer's disease // Handb Clin Neurol. - 2008. - T. 89. - C. 245-60.

65. LaFerla F. M. Pathways linking Abeta and tau pathologies // Biochem Soc Trans. - 2010. -T. 38, № 4. -C. 993-5.

66. Shankar G. M., Li S., Mehta Т. H., Garcia-Munoz A., Shepardson N. E., Smith I., Brett F. M., Farrell M. A., Rowan M. J., Lemere C. A., Regan С. M., Walsh D. M., Sabatini B. L., Selkoe D. J. Amyloid-beta protein dimers isolated directly from Alzheimer's brains impair synaptic plasticity and memory // Nat Med. - 2008. - T. 14, № 8. - C. 837-42.

67. Haass C. Initiation and propagation of neurodegeneration // Nat Med. - 2010. - Т. 16, № 11. -C. 1201-4.

68. Haass C., Selkoe D. J. Soluble protein oligomers in neurodegeneration: lessons from the Alzheimer's amyloid beta-peptide // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2007. - T. 8, № 2. - C. 101-12.

69. Lacor P. N., Buniel M. C., Chang L., Fernandez S. J., Gong Y., Viola K. L., Lambert M. P., Velasco P. Т., Bigio E. H., Finch С. E., Krafft G. A., Klein W. L. Synaptic targeting by Alzheimer's-related amyloid beta oligomers // J Neurosci. - 2004. - T. 24, № 45. - C. 10191200.

70. Lacor P. N., Buniel M. C., Furlow P. W., Clemente A. S., Velasco P. T., Wood M., Viola K. L., Klein W. L. Abeta oligomer-indueed aberrations in synapse composition, shape, and density provide a molecular basis for loss of connectivity in Alzheimer's disease // J Neurosci. - 2007. -T. 27, № 4. _ c. 796-807.

71. Choi S. H., Bosetti F. Cyclooxygenase-1 null mice show reduced neuroinflammation in response to beta-amyloid // Aging (Albany NY). - 2009. - T. 1, № 2. - C. 234-44.

72. Candelario-Jalil E. A role for cyclooxygenase-1 in beta-amyloid-induced neuroinflammation // Aging (Albany NY). - 2009. - T. 1, № 4. - C. 350-3.

73. Pratico D., Trojanowski J. Q. Inflammatory hypotheses: novel mechanisms of Alzheimer's neurodegeneration and new therapeutic targets? // Neurobiol Aging. - 2000. - T. 21, № 3. - C. 441-5; discussion 451-3.

74. Massaad C. A., Pautler R. G., Klann E. Mitochondrial superoxide: a key player in Alzheimer's disease//Aging (Albany NY). - 2009. - T. 1,№9. - C. 758-61.

75. Lambert M. P., Barlow A. K., Chromy B. A., Edwards C., Freed R., Liosatos M., Morgan T. E., Rozovsky I., Trommer B., Viola K. L., Wals P., Zhang C., Finch C. E., Krafft G. A., Klein W. L. Diffusible, nonfibrillar ligands derived from Abeta 1-42 are potent central nervous system neurotoxins // Proc Natl Acad Sci USA.- 1998. - T. 95, № 11. - C. 6448-53.

76. Jin M., Shepardson N., Yang T., Chen G., Walsh D., Selkoe D. J. Soluble amyloid betaprotein dimers isolated from Alzheimer cortex directly induce Tau hyperphosphorylation and neuritic degeneration // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2011. - T. 108, № 14. - C. 5819-24.

77. Treusch S., Cyr D. M., Lindquist S. Amyloid deposits: protection against toxic protein species? // Cell Cycle. - 2009. - T. 8, № 11. - C. 1668-74.

78. Seubert P., Vigo-Pelfrey C., Esch F., Lee M., Dovey H., Davis D., Sinha S., Schlossmacher M., Whaley J., Swindlehurst C., et al. Isolation and quantification of soluble Alzheimer's beta-peptide from biological fluids //Nature. - 1992. - T. 359, № 6393. - C. 325-7.

79. Haass C., Schlossmacher M. G., Hung A. Y., Vigo-Pelfrey C., Mellon A., Ostaszewski B. L., Lieberburg I., Koo E. H., Schenk D., Teplow D. B., et al. Amyloid beta-peptide is produced by cultured cells during normal metabolism // Nature. - 1992. - T. 359, № 6393. - C. 322-5.

80. Kang J., Lemaire H. G., Unterbeck A., Salbaum J. M., Masters C. L., Grzeschik K. II., Multhaup G., Beyreuther K., Muller-IIill B. The precursor of Alzheimer's disease amyloid A4 protein resembles a cell-surface receptor // Nature. - 1987. - T. 325, № 6106. - C. 733-6.

81. Anliker B., Muller U. The functions of mammalian amyloid precursor protein and related amyloid precursor-like proteins // Neurodegener Dis. - 2006. - T. 3, № 4-5. - C. 239-46.

82. Walsh D. M., Minogue A. M., Sala Frigerio C., Fadeeva J. V., Wasco W., Selkoe D. J. The APP family of proteins: similarities and differences // Biochem Soc Trans. - 2007. - T. 35, № Pt 2.-C. 416-20.

83. Kerrigan T. L., Atkinson L., Peers C., Pearson II. A. Modulation of'A'-type K+ current by rodent and human forms of amyloid beta protein // Neuroreport. - 2008. — T. 19, № 8. - C. 83943.

84. Tabaton M., Zhu X., Perry G., Smith M. A., Giliberto L. Signaling effect of amyloid-beta(42) on the processing of AbetaPP // Exp Neurol. - 2010. - T. 221, № 1. - C. 18-25.

85. Yao Z. X., Papadopoulos V. Function of beta-amyloid in cholesterol transport: a lead to neurotoxicity// FASEB J. - 2002. - T. 16, № 12. - C. 1677-9.

86. Zou K., Gong J. S., Yanagisawa K., Michikawa M. A novel function of monomeric amyloid beta-protein serving as an antioxidant molecule against metal-induced oxidative damage // J Neurosci. - 2002. - T. 22, № 12. - C. 4833-41.

87. Morley J. E., Farr S. A., Banks W. A., Johnson S. N., Yamada K. A., Xu L. A physiological role for amyloid-beta protein:enhancement of learning and memory // J Alzheimers Dis. - 2010. -T. 19, № 2. - C. 441-9.

88. Bailey J. A., Maloney B., Ge Y. W., Lahiri D. K. Functional activity of the novel Alzheimer's amyloid beta-peptide interacting domain (AbetalD) in the APP and BACE1 promoter sequences and implications in activating apoptotic genes and in amyloidogenesis // Gene. -201 l.-T. 488, № 1-2.-C. 13-22.

89. Soscia S. J., Kirby J. E., Washicosky K. J., Tucker S. M., Ingelsson M., Hyman B., Burton M. A., Goldstein L. E., Duong S., Tanzi R. E., Moir R. D. The Alzheimer's disease-associated amyloid beta-protein is an antimicrobial peptide // PLoS One. - 2010. - T. 5, № 3. - C. e9505.

90. Kojro E., Fahrenholz F. The non-amyloidogenic pathway: structure and function of alpha-secretases // Subcell Biochem. - 2005. - T. 38. - C. 105-27.

91. Pastor P., Goate A. M. Molecular genetics of Alzheimer's disease // Curr Psychiatry Rep. -2004.-T. 6, № 2. - C. 125-33.

92. Citron M., Oltersdorf T., Haass C., McConlogue L., Hung A. Y., Seubert P., Vigo-Pelfrey C., Lieberburg I., Selkoe D. J. Mutation of the beta-amyloid precursor protein in familial Alzheimer's disease increases beta-protein production // Nature. - 1992. - T. 360, № 6405. - C. 672-4.

93. Ilerl L., Thomas A. V., Lill C. M., Banks M., Deng A., Jones P. B., Spoelgen R., Hyman B. T., Berezovska O. Mutations in amyloid precursor protein affect its interactions with presenilin/gamma-secretase // Mol Cell Neurosci. - 2009. - T. 41, № 2. - C. 166-74.

94. Haass C., Hung A. Y., Selkoe D. J., Teplow D. B. Mutations associated with a locus for familial Alzheimer's disease result in alternative processing of amyloid beta-protein precursor // J Biol Chem. - 1994. - T. 269, № 26. - C. 17741-8.

95. Chiti F., Stefani M., Taddei N., Ramponi G., Dobson C. M. Rationalization of the effects of mutations on peptide and protein aggregation rates // Nature. - 2003. - T. 424, № 6950. - C. 805-8.

96. Nadezhdin K. D., Bocharova O. V., Bocharov E. V., Arseniev A. S. Structural and dynamic study of the transmembrane domain of the amyloid precursor protein // Acta Naturae. — 2011. — T. 3,№ l.-C. 69-76.

97. Nadezhdin K. D., Bocharova O. V., Bocharov E. V., Arseniev A. S. Dimeric structure of transmembrane domain of amyloid precursor protein in micellar environment // FEBS Lett. -2012. - T. 586, № 12. - C. 1687-92.

98. De Strooper B. Loss-of-function presenilin mutations in Alzheimer disease. Talking Point on the role of presenilin mutations in Alzheimer disease // EMBO Rep. - 2007. - T. 8, № 2. - C. 141-6.

99. Yoshiike Y., Minai R., Matsuo Y., Chen Y. R., Kimura T., Takashima A. Amyloid oligomer conformation in a group of natively folded proteins // PLoS One. — 2008. — T. 3, № 9. — C. e3235.

100. Prusiner S. B. Cell biology. A unifying role for prions in neurodegenerative diseases // Science. - 2012. - T. 336, № 6088. - C. 1511-3.

101. Ni C. L., Shi H. P., Yu H. M., Chang Y. C., Chen Y. R. Folding stability of amyloid-beta 40 monomer is an important determinant of the nucleation kinetics in fibrillization // FASEB J. -2011. — T. 25, № 4. - C. 1390-401.

102. Harper J. D., Lansbury P. T., Jr. Models of amyloid seeding in Alzheimer's disease and scrapie: mechanistic truths and physiological consequences of the time-dependent solubility of amyloid proteins // Annu Rev Biochem. - 1997. - T. 66. - C. 385-407.

103. Naiki H., Gejyo F. Kinetic analysis of amyloid fibril formation // Methods Enzymol. -1999. - T. 309.-C. 305-18.

104. Kumar S., Walter J. Phosphorylation of amyloid beta (Abeta) peptides - a trigger for formation of toxic aggregates in Alzheimer's disease // Aging (Albany NY). - 2011. - T. 3, № 8. -C. 803-12.

105. Roychaudhuri R., Yang M., Hoshi M. M., Teplow D. B. Amyloid beta-protein assembly and Alzheimer disease // J Biol Chem. - 2009. - T. 284, № 8. - C. 4749-53.

106. Du D., Murray A. N., Cohen E., Kim II. E., Simkovsky R., Dillin A., Kelly J. W. A kinetic aggregation assay allowing selective and sensitive amyloid-beta quantification in cells and tissues//Biochemistry.-201 l.-T. 50, № 10.-C. 1607-17.

107. Kane M. D., Lipinski W. J., Callahan M. J., Bian F., Durham R. A., Schwarz R. D., Roher

A. E., Walker L. C. Evidence for seeding of beta -amyloid by intracerebral infusion of Alzheimer brain extracts in beta -amyloid precursor protein-transgenic mice // J Neurosci. -2000. - T. 20, № 10. - C. 3606-11.

108. Meyer-Luehmann M., Coomaraswamy J., Bolmont T., Kaeser S., Schaefer C., Kilger E., Neuenschwander A., Abramowski D., Frey P., Jaton A. L., Vigouret J. M., Paganetti P., Walsh D. M., Mathews P. M., Ghiso J., Staufenbiel M., Walker L. C., Jucker M. Exogenous induction of cerebral beta-amyloidogenesis is governed by agent and host // Science. — 2006. — T. 313, № 5794.-C. 1781-4.

109. Eisele Y. S., Bolmont T., Heikenwalder M., Langer F., Jacobson L. H., Yan Z. X., Roth K., Aguzzi A., Staufenbiel M., Walker L. C., Jucker M. Induction of cerebral beta-amyloidosis: intracerebral versus systemic Abeta inoculation // Proc Natl Acad Sci USA.- 2009. - T. 106, № 31. - C. 12926-31.

110. Watts J. C., Giles K., Grillo S. K., Lemus A., DeArmond S. J., Prusiner S. B. Bioluminescence imaging of Abeta deposition in bigenic mouse models of Alzheimer's disease // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2011. - T. 108, № 6. - C. 2528-33.

111. Jucker M., Walker L. C. Pathogenic protein seeding in Alzheimer disease and other neurodegenerative disorders // Ann Neurol. - 2011. - T. 70, № 4. - C. 532-40.

112. Eisele Y. S., Obermuller U., Heilbronner G., Baumann F., Kaeser S. A., Wolburg II., Walker L. C., Staufenbiel M., Heikenwalder M., Jucker M. Peripherally applied Abeta-containing inoculates induce cerebral beta-amyloidosis // Science. - 2010. - T. 330, № 6006. -C. 980-2.

113. Levine H., 3rd, Walker L. C. Molecular polymorphism of Abeta in Alzheimer's disease // Neurobiol Aging. - 2010. - T. 31, № 4. - C. 542-8.

114. Stohr J., Watts J. C., Mensinger Z. L., Oehler A., Grillo S. K., DeArmond S. J., Prusiner S.

B., Giles K. Purified and synthetic Alzheimer's amyloid beta (Abeta) prions // Proc Natl Acad Sci U S A. -2012. -T. 109, № 27. - C. 11025-30.

115. Aguzzi A., Rajendran L. The transcellular spread of cytosolic amyloids, prions, and prionoids // Neuron. - 2009. - T. 64, № 6. - C. 783-90.

116. Colby D. W., Prusiner S. B. Prions // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2011. - T. 3, № 1. - C. a006833.

117. Wadsworth J. D., Collinge J. Molecular pathology of human prion disease // Acta Neuropathol. -2011. -T. 121, № l.-C. 69-77.

118. Weissmann C. The state of the prion // Nat Rev Microbiol. - 2004. - T. 2, № 11. - C. 86171.

119. Aguzzi A. Prion biology: the quest for the test // Nat Methods. - 2007. - T. 4, № 8. - C. 614-6.

120. Collinge J., Clarke A. R. A general model of prion strains and their pathogenicity // Science. - 2007. - T. 318, № 5852. - C. 930-6.

121. Lorenzo A., Yankner B. A. Beta-amyloid neurotoxicity requires fibril formation and is inhibited by congo red // Proc Natl Acad Sci USA.- 1994. - T. 91, № 25. - C. 12243-7.

122. Hartley D. M., Walsh D. M., Ye C. P., Diehl T., Vasquez S., Vassilev P. M., Teplow D. B., Selkoe D. J. Protofibrillar intermediates of amyloid beta-protein induce acute electrophysiological changes and progressive neurotoxicity in cortical neurons // J Neurosci. -1999. - T. 19, № 20. - C. 8876-84.

123. Townsend M., Shankar G. M., Mehta T., Walsh D. M., Selkoe D. J. Effects of secreted oligomers of amyloid beta-protein on hippocampal synaptic plasticity: a potent role for trimers // J Physiol. - 2006. - T. 572, № Pt 2. - C. 477-92.

124. Selkoe D. J. Soluble oligomers of the amyloid beta-protein impair synaptic plasticity and behavior//Behav Brain Res.-2008.-T. 192, № 1. -C. 106-13.

125. Shankar G. M., Bloodgood B. L., Townsend M., Walsh D. M., Selkoe D. J., Sabatini B. L. Natural oligomers of the Alzheimer amyloid-beta protein induce reversible synapse loss by modulating an NMDA-type glutamate receptor-dependent signaling pathway // J Neurosci. -2007. - T. 27, № 11. - C. 2866-75.

126. Li S., Hong S., Shepardson N. E., Walsh D. M., Shankar G. M., Selkoe D. Soluble oligomers of amyloid Beta protein facilitate hippocampal long-term depression by disrupting neuronal glutamate uptake //Neuron. - 2009. - T. 62, № 6. - C. 788-801.

127. Cleary J. P., Walsh D. M., Hofmeister J. J., Shankar G. M., Kuskowski M. A., Selkoe D. J., Ashe K. H. Natural oligomers of the amyloid-beta protein specifically disrupt cognitive function // Nat Neurosci. - 2005. - T. 8, № 1. - C. 79-84.

128. Walsh D. M., Selkoe D. J. A beta oligomers - a decade of discovery // J Neurochem. — 2007.-T. 101, № 5.-C. 1172-84.

129. Klein W. L., Krafft G. A., Finch C. E. Targeting small Abeta oligomers: the solution to an Alzheimer's disease conundrum? // Trends Neurosci. - 2001. - T. 24, № 4. - C. 219-24.

130. Lublin A. L., Gandy S. Amyloid-beta oligomers: possible roles as key neurotoxins in Alzheimer's Disease // Mt Sinai J Med. - 2010. - T. 77, № 1. - C. 43-9.

131. Cappai R., Barnham K. J. Delineating the mechanism of Alzheimer's disease A beta peptide neurotoxicity // Neurochem Res. - 2008. - T. 33, № 3. - C. 526-32.

132. Simakova O., Arispe N. J. The cell-selective neurotoxicity of the Alzheimer's Abeta peptide is determined by surface phosphatidylserine and cytosolic ATP levels. Membrane binding is required for Abeta toxicity // J Neurosci. - 2007. - T. 27, № 50. - C. 13719-29.

133. Atwood C. S., Martins R. N., Smith M. A., Perry G. Senile plaque composition and posttranslational modification of amyloid-beta peptide and associated proteins // Peptides. -2002. - T. 23, № 7. - C. 1343-50.

134. Crouch P. J., Cimdins K., Duce J. A., Bush A. I., Trounce I. A. Mitochondria in aging and Alzheimer's disease // Rejuvenation Res. - 2007. - T. 10, № 3. - C. 349-57.

135. Mawuenyega K. G., Sigurdson W., Ovod V., Munsell L., Kasten T., Morris J. C., Yarasheski K. E., Bateman R. J. Decreased clearance of CNS beta-amyloid in Alzheimer's disease // Science. - 2010. - T. 330, № 6012. - C. 1774.

136. Iwata N., Higuchi M., Saido T. C. Metabolism of amyloid-beta peptide and Alzheimer's disease // Pharmacol Ther. - 2005. - T. 108, № 2. - C. 129-48.

137. Bush A. I. The metal theory of Alzheimer's disease // J Alzheimers Dis. - 2013. - T. 33 Suppl l.-C. S277-81.

138. Frederickson C. J., Bush A. I. Synaptically released zinc: physiological functions and pathological effects // Biometals. - 2001. - T. 14, № 3-4. - C. 353-66.

139. Hooper J. Mental disorders. Targeting the brain // Time. - 1996. - T. 148, № 14. - C. 4650.

140. Frederickson C. J., Danscher G. Zinc-containing neurons in hippocampus and related CNS structures // Prog Brain Res. - 1990. - T. 83. - C. 71-84.

141. Slomianka L., Danscher G., Frederickson C. J. Labeling of the neurons of origin of zinc-containing pathways by intraperitoneal injections of sodium selenite // Neuroscience. - 1990. -T. 38, № 3. -C. 843-54.

142. Koh J. Y. Endogenous zinc in neurological diseases // J Clin Neurol. - 2005. - T. 1, № 2. -C. 121-33.

143. Paoletti P., Vergnano A. M., Barbour B., Casado M. Zinc at glutamatergic synapses // Neuroscience.-2009.-T. 158,№ l.-C. 126-36.

144. Edbauer D., Winkler E., Regula J. T., Pesold B., Steiner H., Haass C. Reconstitution of gamma-secretase activity //Nat Cell Biol. - 2003. - T. 5, № 5. - C. 486-8.

145. Edwards D. R., Handsley M. M., Pennington C. J. The ADAM metalloproteinases // Mol Aspects Med. - 2008. - T. 29, № 5. - C. 258-89.

146. Leissring M. A. The AbetaCs of Abeta-eleaving proteases // J Biol Chem. - 2008. - T. 283, № 44. - C. 29645-9.

147. Khmeleva S. A., Mezentsev Y. V., Kozin S. A., Tsvetkov P. O., Ivanov A. S., Bodoev N. V., Makarov A. A., Radko S. P. Zinc-induced interaction of the metal-binding domain of amyloid-beta peptide with DNA // J Alzheimers Dis. - 2013. - T. 36, № 4. - C. 633-6.

148. Lovell M. A., Robertson J. D., Teesdale W. J., Campbell J. L., Markesbery W. R. Copper, iron and zinc in Alzheimer's disease senile plaques // J Neurol Sci. - 1998. - T. 158, № 1. - C. 47-52.

149. Lee J. Y., Cole T. B., Palmiter R. D., Suh S. W., Koh J. Y. Contribution by synaptic zinc to the gender-disparate plaque formation in human Swedish mutant APP transgenic mice // Proc Natl Acad Sci USA.- 2002. - T. 99, № 11. - C. 7705-10.

150. Miller L. M., Wang Q., Telivala T. P., Smith R. J., Lanzirotti A., Miklossy J. Synchrotron-based infrared and X-ray imaging shows focalized accumulation of Cu and Zn co-localized with beta-amyloid deposits in Alzheimer's disease // J Struct Biol. - 2006. - T. 155, № 1. - C. 30-7.

151. Dong J., Atwood C. S., Anderson V. E., Siedlak S. L., Smith M. A., Perry G., Carey P. R. Metal binding and oxidation of amyloid-beta within isolated senile plaque cores: Raman microscopic evidence // Biochemistry. - 2003. - T. 42, № 10. - C. 2768-73.

152. Miura T., Suzuki K., Kohata N., Takeuchi H. Metal binding modes of Alzheimer's amyloid beta-peptide in insoluble aggregates and soluble complexes // Biochemistry. - 2000. - T. 39, № 23.-C. 7024-31.

153. Bush A. I., Pettingell W. II., Multhaup G., d Paradis M., Vonsattel J. P., Gusella J. F., Beyreuther K., Masters C. L., Tanzi R. E. Rapid induction of Alzheimer A beta amyloid formation by zinc // Science. - 1994. - T. 265, № 5177. - C. 1464-7.

154. Lim K. H., Kim Y. K., Chang Y. T. Investigations of the molecular mechanism of metal-induced Abeta (1-40) amyloidogenesis // Biochemistry. - 2007. - T. 46, № 47. - C. 13523-32.

155. Deshpande A., Kawai II., Metherate R., Glabe C. G., Busciglio J. A role for synaptic zinc in activity-dependent Abeta oligomer formation and accumulation at excitatory synapses // J Neurosci. - 2009. - T. 29, № 13. - C. 4004-15.

156. Miller Y., Ma B., Nussinov R. Zinc ions promote Alzheimer Abeta aggregation via population shift of polymorphic states // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2010. - T. 107, № 21. - C. 9490-5.

157. Kozin S. A., Zirah S., Rebuffat S., Hoa G. H., Debey P. Zinc binding to Alzheimer's Abeta(l-16) peptide results in stable soluble complex // Biochem Biophys Res Commun. - 2001. -T. 285, № 4.-C. 959-64.

158. Portelius E., Zetterberg H., Andreasson U., Brinkmalm G., Andreasen N., Wallin A., Westman-Brinkmalm A., Blennovv K. An Alzheimer's disease-specific beta-amyloid fragment signature in cerebrospinal fluid // Neurosci Lett. - 2006. - T. 409, № 3. - C. 215-9.

159. Gowing E., Roher A. E., Woods A. S., Cotter R. J., Chaney M., Little S. P., Ball M. J. Chemical characterization of A beta 17-42 peptide, a component of diffuse amyloid deposits of Alzheimer disease // J Biol Chem. - 1994. - T. 269, № 15. - C. 10987-90.

160. Mekmouche Y., Coppel Y., Hochgrafe K., Guilloreau L., Talmard C., Mazarguil H., Faller P. Characterization of the Znll binding to the peptide amyloid-betal-16 linked to Alzheimer's disease //Chembiochem. - 2005. -T. 6,№9.-C. 1663-71.

161. Syme C. D., Viles J. H. Solution 1H NMR investigation of Zn2+ and Cd2+ binding to amyloid-beta peptide (Abeta) of Alzheimer's disease // Biochim Biophys Acta. - 2006. - T. 1764, № 2.-C. 246-56.

162. Talmard C., Bouzan A., Faller P. Zinc binding to amyloid-beta: isothermal titration calorimetry and Zn competition experiments with Zn sensors // Biochemistry. - 2007. - T. 46, № 47.-C. 13658-66.

163. Zirah S., Kozin S. A., Mazur A. K., Blond A., Cheminant M., Segalas-Milazzo I., Debey P., Rebuffat S. Structural changes of region 1-16 of the Alzheimer disease amyloid beta-peptide upon zinc binding and in vitro aging // J Biol Chem. - 2006. - T. 281, № 4. - C. 2151-61.

164. Suprun E. V., Zaryanov N. V., Radko S. P., Kulikova A. A., Kozin S. A., Makarov A. A., Archakov A. I., Shumyantseva V. V. Tyrosine Based Electrochemical Analysis of Amyloid-(i Fragment (1-16) Binding to Metal(II) Ions // Electrochimica Acta. -2015.10.1016/j .electacta.2015.01.066.

165. Danielsson J., Pierattelli R., Band L., Graslund A. High-resolution NMR studies of the zinc-binding site of the Alzheimer's amyloid beta-peptide // FEBS J. - 2007. - T. 274, № 1. - C. 46-59.

166. Zirah S., Rebuffat S., Kozin S. A., Debey P., Fournier F., Lesage D., Tabet J. C. Zinc binding properties of the amyloid fragment A beta(l-16) studied by electrospray-ionization mass spectrometry // International Journal of Mass Spectrometry. - 2003. - T. 228, № 2-3. - C. 9991016.

167. Faller P., Hureau C. Bioinorganic chemistry of copper and zinc ions coordinated to amyloid-beta peptide // Dalton Trans. - 2009.10.1039/b813398k № 7. - C. 1080-94.

168. Curtain C. C., Ali F., Volitakis I., Cherny R. A., Norton R. S., Beyreuther K., Barrow C. J., Masters C. L., Bush A. I., Barnham K. J. Alzheimer's disease amyloid-beta binds copper and zinc to generate an allosterically ordered membrane-penetrating structure containing superoxide dismutase-like subunits // J Biol Chem. - 2001. - T. 276, № 23. - C. 20466-73.

169. Liu S. T., Howlett G., Barrow C. J. Histidine-13 is a crucial residue in the zinc ion-induced aggregation of the A beta peptide of Alzheimer's disease // Biochemistry. - 1999. - T. 38, № 29. -C. 9373-8.

170. Yang D. S., McLaurin J., Qin K., Westaway D., Fraser P. E. Examining the zinc binding site of the amyloid-beta peptide // Eur J Biochem. - 2000. - T. 267, № 22. - C. 6692-8.

171. Gaggelli E., Janicka-Klos A., Jankowska E., Kozlowski H., Migliorini C., Molteni E., Valensin D., Valensin G., Wieczerzak E. NMR studies of the Zn2+ interactions with rat and human beta-amyloid (1-28) peptides in water-micelle environment // J Phys Chem B. — 2008. -T. 112, № l.-C. 100-9.

172. Di Fede G., Catania M., Morbin M., Rossi G., Suardi S., Mazzoleni G„ Merlin M., Giovagnoli A. R., Prioni S., Erbetta A., Falcone C., Gobbi M., Colombo L., Bastone A., Beeg M., Manzoni C., Francescucci B., Spagnoli A., Cantu L., Del Favero E., Levy E., Salmona M., Tagliavini F. A recessive mutation in the APP gene with dominant-negative effect on amyloidogenesis // Science. - 2009. - T. 323, № 5920. - C. 1473-7.

173. Giaccone G., Morbin M., Moda F., Botta M., Mazzoleni G., Uggetti A., Catania M., Moro M. L., Redaelli V., Spagnoli A., Rossi R. S., Salmona M., Di Fede G., Tagliavini F. Neuropathology of the recessive A673V APP mutation: Alzheimer disease with distinctive features // ActaNeuropathol. - 2010. - T. 120, № 6. - C. 803-12.

174. Diomede L., Di Fede G., Romeo M., Bagnati R., Ghidoni R., Fiordaliso F., Salio M., Rossi A., Catania M., Paterlini A., Benussi L., Bastone A., Stravalaci M., Gobbi M., Tagliavini F., Salmona M. Expression of A2V-mutated Abeta in Caenorhabditis elegans results in oligomer formation and toxicity // Neurobiol Dis. - 2014. - T. 62. - C. 521-32.

175. Ono K., Condron M. M., Teplow D. B. Effects of the English (II6R) and Tottori (D7N) familial Alzheimer disease mutations on amyloid beta-protein assembly and toxicity // J Biol Chem. - 2010. - T. 285, № 30. - C. 23186-97.

176. Hori Y., Hashimoto T., Wakutani Y., Urakami K., Nakashima K., Condron M. M., Tsubuki S., Saido T. C., Teplow D. B., Iwatsubo T. The Tottori (D7N) and English (H6R) familial Alzheimer disease mutations accelerate Abeta fibril formation without increasing protofibril formation // J Biol Chem. - 2007. - T. 282, № 7. - C. 4916-23.

177. Chen W. T., Hong C. J., Lin Y. T., Chang W. H., Huang H. T„ Liao J. Y., Chang Y. J., Hsieh Y. F., Cheng C. Y., Liu H. C., Chen Y. R., Cheng I. H. Amyloid-beta (Abeta) D7II mutation increases oligomeric Abeta42 and alters properties of Abeta-zinc/copper assemblies // PLoS One. - 2012. - T. 7, № 4. - C. e35807.

178. Xu L., Chen Y., Wang X. Dual effects of familial Alzheimer's disease mutations (D7H, D7N, and II6R) on amyloid beta peptide: Correlation dynamics and zinc binding // Proteins. -2014.10.1002/prot.24669.

179. Kaden D., Harmeier A., Weise C., Munter L. M., Althoff V., Rost B. R., Hildebrand P. W., Schmitz D., Schaefer M., Lurz R., Skodda S., Yamamoto R., Arlt S., Finckh U., Multhaup G. Novel APP/Abeta mutation K16N produces highly toxic heteromeric Abeta oligomers // EMBO Mol Med. - 2012. - T. 4, № 7. - C. 647-59.

180. Saido T. C., Yamao-Harigaya W., Iwatsubo T., Kawashima S. Amino- and carboxyl-terminal heterogeneity of beta-amyloid peptides deposited in human brain // Neurosci Lett. -1996. - T. 215, № 3. - C. 173-6.

181. Roher A. E., Lowenson J. D., Clarke S., Woods A. S., Cotter R. J., Gowing E., Ball M. J. beta-Amyloid-(l-42) is a major component of cerebrovascular amyloid deposits: implications for the pathology of Alzheimer disease // Proc Natl Acad Sci U S A. - 1993. - T. 90, № 22. - C. 10836-40.

182. Roher A. E., Palmer K. C., Yurewicz E. C., Ball M. J., Greenberg B. D. Morphological and biochemical analyses of amyloid plaque core proteins purified from Alzheimer disease brain tissue//J Neurochem.- 1993,-T. 61,№5.-C. 1916-26.

183. Shapira R., Austin G. E., Mirra S. S. Neuritic plaque amyloid in Alzheimer's disease is highly racemized // J Neurochem. - 1988. - T. 50, № 1. - C. 69-74.

184. Tomiyama T., Asano S., Furiya Y., Shirasawa T., Endo N., Mori II. Racemization of Asp23 residue affects the aggregation properties of Alzheimer amyloid beta protein analogues // J Biol Chem. - 1994. - T. 269, № 14. - C. 10205-8.

185. Schilling S., Zeitschel U., Hoffmann T., Heiser U., Francke M., Kehlen A., Holzer M., Hutter-Paier B., Prokesch M., Windisch M., Jagla W., Schlenzig D., Lindner C., Rudolph T., Reuter G., Cynis H., Montag D., Demuth II. U., Rossner S. Glutaminyl cyclase inhibition attenuates pyroglutamate Abeta and Alzheimer's disease-like pathology // Nat Med. - 2008. - T. 14, № 10. -C. 1106-11.

186. Milton N. G. Phosphorylation of amyloid-beta at the serine 26 residue by human cdc2 kinase //Neuroreport. - 2001. -T. 12, № 17. - C. 3839-44.

187. Kumar S., Rezaei-Ghaleh N., Terwel D., Thai D. R., Richard M., Hoch M., Mc Donald J. M., Wullner U., Glebov K., Heneka M. T., Walsh D. M., Zweckstetter M., Walter J. Extracellular phosphorylation of the amyloid beta-peptide promotes formation of toxic aggregates during the pathogenesis of Alzheimer's disease // Embo j. - 2011. - T. 30, № 11. - C. 2255-65.

188. Querfurth H. W., LaFerla F. M. Alzheimer's disease // N Engl J Med. - 2010. - T. 362, № 4. - C. 329-44.

189. Fossati S., Todd K., Sotolongo K., Ghiso J., Rostagno A. Differential contribution of isoaspartate post-translational modifications to the fibrillization and toxic properties of amyloid beta and the Asn23 Iowa mutation // Biochem J. - 2013. - T. 456, № 3. - C. 347-60.

190. Shimizu T., Watanabe A., Ogawara M., Mori II., Shirasawa T. Isoaspartate formation and neurodegeneration in Alzheimer's disease // Arch Biochem Biophys. - 2000. - T. 381, № 2. - C. 225-34.

191. Xin F., Radivojac P. Post-translational modifications induce significant yet not extreme changes to protein structure // Bioinformatics. - 2012. - T. 28, № 22. - C. 2905-13.

192. Kuo Y. M., Webster S., Emmerling M. R., De Lima N., Roher A. E. Irreversible dimerization/tetramerization and post-translational modifications inhibit proteolytic degradation of A beta peptides of Alzheimer's disease // Biochim Biophys Acta. - 1998. - T. 1406, № 3. - C. 291-8.

193. Tekirian T. L., Yang A. Y., Glabe C., Geddes J. W. Toxicity of pyroglutaminated amyloid beta-peptides 3(pE)-40 and -42 is similar to that of A betal-40 and -42 // J Neurochem. - 1999. -T. 73, № 4. -C. 1584-9.

194. Kummer M. P., Hermes M., Delekarte A., Hammerschmidt T., Kumar S., Terwel D., Walter J., Pape H. C., Konig S., Roeber S., Jessen F., Klockgether T., Korte M., Heneka M. T. Nitration of tyrosine 10 critically enhances amyloid beta aggregation and plaque formation // Neuron. - 2011. - T. 71, № 5. - C. 833-44.

195. Indeykina M. I., Popov I. A., Kozin S. A., Kononikhin A. S., Kharybin O. N., Tsvetkov P. O., Makarov A. A., Nikolaev E. N. Capabilities of MS for analytical quantitative determination of the ratio of alpha- and betaAsp7 isoforms of the amyloid-beta peptide in binary mixtures // Anal Chem. - 2011. - T. 83, № 8. - C. 3205-10.

196. Tsvetkov P. O., Popov I. A., Nikolaev E. N., Archakov A. I., Makarov A. A., Kozin S. A. Isomerization of the Asp7 residue results in zinc-induced oligomerization of Alzheimer's disease amyloid beta(l-16) peptide // Chembiochem. - 2008. - T. 9, № 10. - C. 1564-7.

197. Kozin S. A., Cheglakov I. B., Ovsepyan A. A., Telegin G. B., Tsvetkov P. O., Lisitsa A. V., Makarov A. A. Peripherally applied synthetic peptide isoAsp7-Abeta(l-42) triggers cerebral beta-amyloidosis // Neurotox Res. - 2013. - T. 24, № 3. - C. 370-6.

198. Toropygin I. Y., Kugaevskaya E. V., Mirgorodskaya O. A., Elisseeva Y. E., Kozmin Y. P., Popov I. A., Nikolaev E. N., Makarov A. A., Kozin S. A. The N-domain of angiotensin-converting enzyme specifically hydrolyzes the Arg-5-His-6 bond of Alzheimer's Abeta-(1-16) peptide and its isoAsp-7 analogue with different efficiency as evidenced by quantitative matrix-

assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry // Rapid Commun Mass Spectrom. - 2008. - T. 22, № 2. - C. 231-9.

199. Kumar S., Wirths O., Theil S., Gerth J., Bayer T. A., Walter J. Early intraneuronal accumulation and increased aggregation of phosphorylated Abeta in a mouse model of Alzheimer's disease // Acta Neuropathol. - 2013. - T. 125, № 5. - C. 699-709.

200. Selkoe D. J., Bell D. S., Podlisny M. B., Price D. L., Cork L. C. Conservation of brain amyloid proteins in aged mammals and humans with Alzheimer's disease // Science. - 1987. - T. 235, № 4791.-C. 873-7.

201. Johnstone E. M., Chaney M. O., Norris F. H., Pascual R., Little S. P. Conservation of the sequence of the Alzheimer's disease amyloid peptide in dog, polar bear and five other mammals by cross-species polymerase chain reaction analysis // Brain Res Mol Brain Res. - 1991. - T. 10, № 4. - C. 299-305.

202. Shivers B. D., Hilbich C., Multhaup G., Salbaum M., Beyreuther K., Seeburg P. II. Alzheimer's disease amyloidogenic glycoprotein: expression pattern in rat brain suggests a role in cell contact//Emboj.- 1988,-T. 7,№5.-C. 1365-70.

203. De Strooper B., Simons M., Multhaup G., Van Leuven F., Beyreuther K., Dotti C. G. Production of intracellular amyloid-containing fragments in hippocampal neurons expressing human amyloid precursor protein and protection against amyloidogenesis by subtle amino acid substitutions in the rodent sequence // Emboj. - 1995. - T. 14, № 20. - C. 4932-8.

204. Langer F., Eisele Y. S., Fritschi S. K., Staufenbiel M., Walker L. C., Jucker M. Soluble Abeta seeds are potent inducers of cerebral beta-amyloid deposition // J Neurosci. — 2011. - T. 31, № 41. - C. 14488-95.

205. Kozin S. A. T., P. O.; Kulikova, A. A.; Indeikina, M. I.; Mezentsev, Y. V.; Istrate, A. N.; Popov, I. A.; Ivanov A. S.; Polshakov, V. I.; Makarov, A. A. Zinc-induced dimers of chemically modified A(3 are possible aggregation seeds // Alzheimer's and Dementia. — 2014. — T. 10, № 4. — C. 793.

206. O'Malley T. T., Oktaviani N. A., Zhang D., Lomakin A., O'Nuallain B., Linse S., Benedek G. B., Rowan M. J., Mulder F. A., Walsh D. M. Abeta dimers differ from monomers in structural propensity, aggregation paths and population of synaptotoxic assemblies // Biochem J. - 2014. -T. 461, №3.-C. 413-26.

207. Damante C. A., Osz K., Nagy Z., Pappalardo G., Grasso G., Impellizzeri G., Rizzarelli E., Sovago I. Metal loading capacity of Abeta N-terminus: a combined potentiometric and spectroscopic study of zinc(II) complexes with Abeta(l-16), its short or mutated peptide fragments and its polyethylene glycol-ylated analogue // Inorg Chem. - 2009. - T. 48, № 21. -C. 10405-15.

208. Klein W. L. A0 toxicity in Alzheimer's disease: globular oligomers (ADDLs) as new vaccine and drug targets //Neurochemistry International. - 2002. - T. 41, № 5. - C. 345-352.

209. Dashinimaev E. В., Vishnyakova K. S., Popov К. V., Yegorov Y. E. Stable Culture of hTERT-transduced Human Embryonic Neural Stem Cells Holds All the Features of Primary Culture // Electronic Journal of Biolog. - 2008. - T. 4, № 2. - C. 93-97.

210. Kumar A., Pate К. M., Moss M. A., Dean D. N., Rangachari V. Self-propagative replication of Abeta oligomers suggests potential transmissibility in Alzheimer disease // PLoS One. - 2014. -Т. 9,№ ll.-C. el 11492.

211. Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal Biochem. - 1976. - T. 72. - C. 248-54.

212. Privalov P. L., Dragan A. I. Microcalorimetry of biological macromolecules // Biophys Chem. - 2007. - T. 126, № 1-3. - C. 16-24.

213. Grossoehme N. E., Spuches A. M., Wilcox D. E. Application of isothermal titration calorimetry in bioinorganic chemistry // J Biol Inorg Chem. -2010. -T. 15, № 8. - С. 1183-91.

214. Freyer M. W., Lewis E. A. Isothermal titration calorimetry: experimental design, data analysis, and probing macromolecule/ligand binding and kinetic interactions // Methods Cell Biol. - 2008. - T. 84. - C. 79-113.

215. Tsvetkov P. O., Kulikova A. A., Golovin A. V., Tkachev Y. V., Archakov A. I., Kozin S. A., Makarov A. A. Minimal Zn(2+) binding site of amyloid-P // Biophys J. - 2010. - T. 99, № 10.-C. L84-86.

216. Kozin S. A., Mezentsev Y. V., Kulikova A. A., Indeykina M. I., Golovin A. V., Ivanov A. S., Tsvetkov P. O., Makarov A. A. Zinc-induced dimerization of the amyloid-P metal-binding domain 1-16 is mediated by residues 11-14 // Molecular BioSystems. - 2011. - T. 7, № 4. - C. 1053-1055.

217. Клюев Б. Современные методы масс-спектрометрнческого анализа органических соединений //. - 2002. - Т. 66. - С. 57-63.

218. Новейшие методы исследования биосистем. Мир биологии и медицины. / Нолтинг -Москва: Техносфера, 2005. Мир биологии и медицины. - 256 с.

219. Сидоров. Масс-спектрометрия и определение массы больших молекул // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 11. - С. 41-45.

220. Link A. J., Eng J., Schieltz D. M., Carmack E., Mize G. J., Morris D. R., Garvik В. M., Yates J. R., 3rd. Direct analysis of protein complexes using mass spectrometry // Nat Biotechnol. - 1999. - T. 17, № 7. - C. 676-82.

221. Fenn J. B., Mann M., Meng C. K., Wong S. F., Whitehouse C. M. Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules // Science. - 1989. - T. 246, № 4926. - C. 64-71.

222. Kulikova A. A., Tsvetkov P. O., Indeykina M. I., Popov I. A., Zhokhov S. S., Golovin A. V., Polshakov V. I., Kozin S. A., Nudler E., Makarov A. A. Phosphorylation of Ser8 promotes zinc-induced dimerization of the amyloid-P metal-binding domain // Molecular BioSystems. -2014. - T. 10, № 10. - C. 2590-2596.

223. Senn H. M., Thiel W. QM/MM methods for biomolecular systems // Angevv Chem Int Ed Engl. - 2009. - T. 48, № 7. - C. 1198-229.

224. de Visser S. P., Quesne M. G., Martin B., Comba P., Ryde U. Computational modelling of oxygenation processes in enzymes and biomimetic model complexes // Chem Commun (Camb).

- 2014. - T. 50, № 3. - C. 262-82.

225. Karplus M., Petsko G. A. Molecular dynamics simulations in biology //Nature. - 1990. - T. 347, № 6294. - C. 631-9.

226. Duan Y., Wu C., Chowdhury S., Lee M. C., Xiong G., Zhang W., Yang R., Cieplak P., Luo R., Lee T., Caldwell J., Wang J., Kollman P. A point-charge force field for molecular mechanics simulations of proteins based on condensed-phase quantum mechanical calculations // J Comput Chem.-2003.-T. 24, № 16.-C. 1999-2012.

227. Biswas P. K., Gogonea V. A regularized and renormalized electrostatic coupling Hamiltonian for hybrid quantum-mechanical-molecular-mechanical calculations // J Chem Phys.

— 2005. — T. 123, № 16.-C. 164114.

228. Dal Peraro M., Llarrull L. I., Rothlisberger U., Vila A. J., Carloni P. Water-assisted reaction mechanism of monozinc beta-lactamases // J Am Chem Soc. - 2004. - T. 126, № 39. - C. 12661-8.

229. Parr R. G., Gadre S. R., Bartolotti L. J. Local density functional theory of atoms and molecules // Proc Natl Acad Sci USA.- 1979. - T. 76, № 6. - C. 2522-6.

230. Langreth D. C., Mehl M. J. Beyond the local-density approximation in calculations of ground-state electronic properties // Physical Review B. - 1983. - T. 28, № 4. - C. 1809-1834.

231. Laasonen K., Pasquarello A., Car R., Lee C., Vanderbilt D. Car-Parrinello molecular dynamics with Vanderbilt ultrasoft pseudopotentials // Phys Rev B Condens Matter. - 1993. - T. 47, № 16.-C. 10142-10153.

232. Grimme S. Accurate description of van der Waals complexes by density functional theory including empirical corrections // J Comput Chem. - 2004. - T. 25, № 12. - C. 1463-73.

233. Jorgensen W. L., Chandrasekhar J., Madura J. D., Impey R. W., Klein M. L. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water // The Journal of Chemical Physics. -1983. - T. 79, № 2. - C. 926-935.

234. Nose S. A unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods // The Journal of Chemical Physics. - 1984. - T. 81, № 1. - C. 511 -519.

235. Hoover W. G. Canonical dynamics: Equilibrium phase-space distributions // Phys Rev A. -1985.-T. 31, № 3. - C. 1695-1697.

236. Lin F., Wang R. Systematic Derivation of AMBER Force Field Parameters Applicable to Zinc-Containing Systems // Journal of Chemical Theory and Computation. - 2010. - T. 6, № 6. -C. 1852-1870.

237. Hess В., Kutzner C., van der Spoel D., Lindahl E. GROMACS 4: Algorithms for Highly Efficient, Load-Balanced, and Scalable Molecular Simulation // Journal of Chemical Theory and Computation. - 2008. - T. 4, № 3. - C. 435-447.

238. Darden Т., York D., Pedersen L. Particle mesh Ewald: An N-log(N) method for Ewald sums in large systems // The Journal of Chemical Physics. - 1993. - T. 98, № 12. - C. 10089-10092.

239. Воеводин В. В., Жуматий С. А., Соболев С. И., Антонов А. С., Брызгалов П. А., Никитенко Д. А., Стефанов К. С., Воеводин В. В. Практика суперкомпьютера "Ломоносов" // Открытые системы. - Москва: Издательский дом "Открытые системы". -2012.

240. Williams К. R., King R. W. The Fourier transform in chemistry—NMR: Part 3. Multiple-pulse experiments // Journal of Chemical Education. - 1990. - T. 67, № 4. - С. A93.

241. Wuthrich K. NMR of Proteins and Nucleic Acids // (Wiley, New York). - 1986.

242. Delaglio F., Grzesiek S Fau - Vuister G. W., Vuister Gw Fau - Zhu G., Zhu G Fau - Pfeifer J., Pfeifer J Fau - Bax A., Bax A. NMRPipe: a multidimensional spectral processing system based on UNIX pipes // № 0925-2738 (Print).

243. Goddard T. D., Kneller D. G. Sparky - NMR assignment and integration software. // http://www.cgl.ucsf.edu/home/sparky. - 2009.

244. Istrate A. N., Tsvetkov P. O., Mantsyzov А. В., Kulikova A. A., Kozin S. A., Makarov A. A., Polshakov V. I. NMR solution structure of rat AP(1-16): toward understanding the mechanism of rats' resistance to Alzheimer's disease // Biophys J. - 2012. - T. 102, № 1. - C. 136-43.

245. Kozin S. A., Kulikova A. A., Istrate A. N., Tsvetkov P. O., Zhokhov S. S., Mezentsev Y. V., Kechko О. I., Ivanov A. S., Polshakov V. I., Makarov A. A. The English (H6R) familial Alzheimer's disease mutation facilitates zinc-induced dimerization of the amyloid-p metal-binding domain // Metallomics. - 2015. № 7. - C. 422-425.

246. Gil V. M. S., OliveiraN. C. On the use of the method of continuous variations // Journal of Chemical Education. - 1990. - T. 67, № 6. - C. 473.

247. Mitkevich V. A., Petrushanko I. Y., Yegorov Y. E., Simonenko O. V., Vishnyakova K. S., Kulikova A. A., Tsvetkov P. O., Makarov A. A., Kozin S. A. Isomerization of Asp7 leads to increased toxic effect of amy!oid-p42 on human neuronal cells // Cell Death Dis. - 2013. - T. 4. -C. e939.

248. Talmard C., Guilloreau L., Coppel Y., Mazarguil H., Faller P. Amyloid-beta peptide forms monomeric complexes with Cu(II) and Zn(II) prior to aggregation // Chembiochem. - 2007. - T. 8, № 2. — C. 163-5.

249. Furlan S., La Penna G. Modeling of the Zn2+ binding in the 1-16 region of the amyloid beta peptide involved in Alzheimer's disease // Phys Chem Chem Phys. - 2009. - T. 11, № 30. - C. 6468-81.

250. Huang J., Yao Y., Lin J., Ye Y. H., Sun W. Y., Tang Dagger W. X. The solution structure of rat Abeta-(l-28) and its interaction with zinc ion: insights into the scarcity of amyloid deposition in aged rat brain // J Biol Inorg Chem. - 2004. - T. 9, № 5. - C. 627-35.

251. Warmlander S., Tiiman A., Abelein A., Luo J., Jarvet J., Soderberg K. L., Danielsson J., Graslund A. Biophysical Studies of the Amyloid P-Peptide: Interactions with Metal Ions and Small Molecules//Chembiochem.-2013.-T. 14, № 14.-C. 1692-1704.

252. Noble W., Hanger D. P., Miller C. C., Lovestone S. The importance of tau phosphorylation for neurodegenerative diseases // Front Neurol. - 2013. - T. 4. - C. 83.

253. Thomas S. N., Cripps D., Yang A. J. Proteomic analysis of protein phosphorylation and ubiquitination in Alzheimer's disease // Methods Mol Biol. - 2009. - T. 566. - C. 109-21.

254. Janssen J. C., Beck J. A., Campbell T. A., Dickinson A., Fox N. C., Harvey R. J., Houlden H., Rossor M. N., Collinge J. Early onset familial Alzheimer's disease: Mutation frequency in 31 families //Neurology. - 2003. - T. 60, № 2. - C. 235-9.

255. Ono K., Yamada M. Low-n oligomers as therapeutic targets of Alzheimer's disease // Journal ofNeurochemistry. -2011. -T. 117,№ l.-C. 19-28.

256. Alies B., Lapenna G., Sayen S., Guillon E., Hureau C., Faller P. Insights into the Mechanisms of Amyloid Formation of Zn(II)-Abl 1-28: pH-Dependent Zinc Coordination and Overall Charge as Key Parameters for Kinetics and the Structure of Zn(II)-Abl 1-28 Aggregates // Inorg Chem. - 2012. - T. 51, № 14. _ c. 7897-902.

257. Faller P., Hureau C., La Penna G. Metal Ions and Intrinsically Disordered Proteins and Peptides: From Cu/Zn Amyloid-P to General Principles // Accounts of Chemical Research. -2014. - T. 47, № 8. - C. 2252-2259.

258. Cappai R., Barnham K. Delineating the Mechanism of Alzheimer's Disease Ap Peptide Neurotoxicity //Neurochemical Research. - 2008. - T. 33, № 3. - C. 526-532.

Q f]

259. Fukuda H., Shimizu Т., Nakajima M., Mori H., Shirasawa T. Synthesis, aggregation, and neurotoxicity of the alzheimer's AJJ1-42 amyloid peptide and its isoaspartyl isomers // Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. - 1999. - T. 9, № 7. - C. 953-956.

260. Roher A. E., Lowenson J. D., Clarke S., Wolkow C., Wang R., Cotter R. J., Reardon I. M., Zurcher-Neely H. A., Heinrikson R. L., Ball M. J., et al. Structural alterations in the peptide backbone of beta-amyloid core protein may account for its deposition and stability in Alzheimer's disease // J Biol Chem. - 1993. - T. 268, № 5. - C. 3072-83.

261. Mitkevich V. A., Kretova О. V., Petrushanko I. Y., Burnysheva К. M., Sosin D. V., Simonenko О. V., Ilinskaya O. N., Tchurikov N. A., Makarov A. A. Ribonuclease binase apoptotic signature in leukemic Kasumi-1 cells // Biochimie. - 2013. - T. 95, № 6. - C. 1344-9.

262. Johnson W. M., Wilson-Delfosse A. L., Mieyal J. J. Dysregulation of Glutathione Homeostasis in Neurodegenerative Diseases // Nutrients. - 2012. - T. 4, № 10. - C. 1399-1440.

263. Parri R. H., Dineley Т. K. Nicotinic acetylcholine receptor interaction with beta-amyloid: molecular, cellular, and physiological consequences // Curr Alzheimer Res. - 2010. - T. 7, № 1. - C. 27-39.

264. Куликова А. А., Макаров А. А., Козин С. А. Роль ионов цинка и структурного полиморфизма |3-амилоида в инициации болезни Альцгеймера // Молекулярная биология. -2015.-Т. 49, №2.-С. 1-15.