Цинк-зависимая олигомеризация и цитотоксическое действие бета-амилоидного пептида и его модифицированных по металл-связывающему домену форм тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат наук Кечко Ольга Игоревна

• Кечко Ольга Игоревна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Кечко Ольга Игоревна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Факторы патогенеза болезни Альцгеймера

1.1.1. Болезнь Альцгеймера

1.1.2. Гиперфосфорилирование тау - маркер развития БА

1.1.3. От белка предшественника к бета-амилоиду и болезни Альцгеймера

1.1.4. Пост-трансляционные модификации Аß

1.1.5. Амилоидная каскадная гипотеза

1.1.6. Цинк-зависимая олигомеризация Аß

1.2. Системы клеточного протеолиза

1.2.1. Аутофагия

1.2.2. Убиквитин-протеасомная система

1.3. Протеолитический путь N-концевого правила

1.3.1. N-концевое правило и структура пути

1.3.2. Аргинил-тРНК-трансфераза Ate1

1.3.3. Е3 убиквитин- лигазы

1.4. Заключение

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты и материалы

2.1.1. Амилоидные пептиды

2.1.2. Клеточные культуры

2.1.3. Плазмиды и праймеры

2.2. Методы исследований

2.2.1. Динамическое рассеяние света

2.2.2. Измерение мутности растворов

2.2.3. Расчет структур димеров Аßl-l6 методом молекулярной динамики

2.2.4. Определение кинетических параметров образования димеров Аß

2.2.5. Оценка жизнеспособности клеток

2.2.6. Оценка количества апоптотических клеток в популяции SH-SY5Y

2.2.7. 2D электрофорез

2.2.8. Масс-спектрометрия MALDI-TOF

2.2.9. Иммуноблоттинг

2.2.10. Определение скорости деградации белков in vitro

2.2.11. Оценка параметров клеток методом проточной цитометрии

2.2.12. Экспрессия и очистка Atel и Usp2cc

2.2.13. Определение каталитической активности изоформ Ate

2.2.14. Исследование взаимодействия Ар и Ate1

2.2.15. Статистический анализ

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

3.1. Определение механизма цинк-индуцированной олигомеризации изоформ Ар

3.1.1. Образование цинк-зависимых гомо- и гетеродимеров Ар

3.1.2. Олигомеризация металл-связывающих доменов Ар в присутствии Zn2+

3.1.3. Моделирование цинк-зависимой олигомеризации изоD7-АPl-l6

3.2. Установление действия Ар на протеолитическую активность пути Аргинин/N-концевого правила

3.2.1. Ингибирование Ар активности пути Аргинин/Ы-концевого правила

3.2.2. Взаимодействие АР42 с Ate1

3.2.3. Влияние Ар на ферментативную активность Ate1

3.2.4. Роль Atel в апоптотическом действии Ар

3.2.5. Механизм апоптотического действия Ар

3.3. Установление связи между цитотоксическим действием Ар и фосфорилированием белков нейрональных клеток

3.3.1. Токсическое действие АР42 и изоD7-Ap42 на клетки SH-SY5Y

3.3.2. Влияние Ар на фосфорилирование белков в клетках SH-SY5Y

3.3.3. Влияние Ар на уровень белка тау и степень его фосфорилирования

3.3.4. Взаимосвязь изменения уровня фосфорилирования белков клеток под влиянием амилоидных пептидов с их токсическим действием

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

19S RP - регуляторная частица 19S 26S протеасомы

20S CP - коровая 20S протеасома, входящая в состав 26S протеасомы

Aß - бета-амилоид

Aß 1-16 - металл-связывающий домен бета-амилоида

AßX - бета-амилоид, состоящий из X аминокислотных остатков

AßX-42 - бета-амилоид, укороченный по N-концу на Х аминокислотных остатков

БА - болезнь Альцгеймера

БПА - белок предшественник амилоида

БППР - оптический биосенсор, основанный на эффекте поверхностного плазмонного резонанса

СКО - среднеквадратичные отклонения координат атомов

ДМСО - диметилсульфоксид

ДСР - динамическое рассеяние света

изоAß - изомеризованный бета-амилоид

изоD-Aß - бета-амилоид, содержащий изомеризованный остаток Asp изоD7-Aß - бета-амилоид, содержащий изомеризованный остаток Asp7 ИКТ - изотермическая калориметрия титрования ИФА - иммуноферментный анализ МД - молекулярная динамика

ПВКД - внутриклеточный домен белка предшественника амилоида ПЦР - полимеразная цепная реакция

сБПАаф) - секретируемый фрагмент белка предшественника амилоида, образующийся в результате действия аф)-секретаз

СКФаф) - С-концевой фрагмент белка предшественника амилоида, образующийся под

действием аф)-секретаз

УПС - убиквитин-протеасомная система

ЯМР - ядерный магнитный резонанс

Ate1 - аргинил-тРНК-трансфераза

BSA - бычий сывороточный альбумин

DHFR - дигидрофолатредуктаза мыши

FBS - эмбриональная бычья сыворотка FCS - эмбриональная телячья сыворотка

H6R-AP - бета-амилоид с заменой остатка His6 на Arg6 (английская мутация)

HFIP - гексафторизопропанол

IPTG - изопропил-Р^-1-тиогалактопиранозид

kcat - константа скорости работы фермента

Kd - константа диссоциации

Ki - константа ингибирования

Km - константа Михаэлиса

kon - константа скорости ассоциации

koff - константа скорости диссоциации

MALDI-TOF - масс-спектрометрия, основанная на матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации, с использованием времяпролетного масс-анализатора mTOR - мишень рапамицина млекопитающих

MTT - тест по определению жизнеспособности клеток, основанный на расщеплении желтого тетразола NO - оксид азота II

Nds - вторичные дестабилизирующие остатки пути N-концевого правила

Ndt - вторичные дестабилизирующие остатки пути N-концевого правила

ODx - оптическая плотность раствора, измеренная при длине волны Х нм

SDS-PAGE - электрофорез в полиакриламидном геле

pE-Ap - бета-амилоид, содержащий циклический пироглутамат

PI - пропидий йодид

PMSF - фенилметан сульфонил фторида

pS8-Ap - бета-амилоид, содержащий фосфорилированный остаток Ser8 RU - резонансные единицы сигнала оптического биосенсора SD - стандартное отклонение SDS - додецилсульфат натрия

UbR48 - убиквитин с заменой 48 остатка Lys на остаток Arg

UBR - Е3 убиквитин-лигазы, способные распознавать компоненты пути Аргинин/N-концевого правила

X609-PTPRN - фрагмент рецепторной тирозинфосфатазы мыши

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Цинк-зависимая олигомеризация и цитотоксическое действие бета-амилоидного пептида и его модифицированных по металл-связывающему домену форм»

Актуальность темы

Болезнь Альцгеймера (БА) - это самый распространенный вид деменции, клинические симптомы которого появляются, как правило, у лиц старше 65 лет. К основным факторам риска возникновения данного заболевания относятся возраст, наличие APOE-e4 гена и наследственность. По данным Всемирной организации здравоохранения в мире насчитывается около 50 млн. пациентов с деменцией, из которых 60-70% случаев составляет БА. В связи с увеличивающейся продолжительностью жизни число заболевших ежегодно растет. Ожидается, что к 2050 г. во всем мире количество пациентов с деменцией достигнет уже 132 млн. человек.

БА начинается с нарушения кратковременной памяти и трудностей с запоминанием новой информации. Постепенно когнитивные нарушения прогрессируют. Появляются проблемы с мышлением, восприятием и общением. Развитие заболевания сопровождается депрессией, резкими перепадами настроения, апатией, агрессией и галлюцинациями. На поздних стадиях БА пациенты не способны выполнять даже

и __u t-v

простейшие повседневные процедуры и нуждаются в круглосуточной опеке. В настоящее время не существует лекарств, которые могли бы вылечить БА или остановить ее развитие. Современная медикаментозная терапия направлена только на облегчение симптомов заболевания, ее эффективность различается для каждого пациента и ограничена по времени.

На настоящий момент неизвестны точные причины возникновения большинства случаев БА и не до конца изучены механизмы ее развития. Основными нейроморфологическими признаками данного заболевания являются нейрофибриллярные клубки и амилоидные (сенильные) бляшки, образующиеся в результате агрегации белка тау и пептида бета-амилоида (AP), соответственно. Существует несколько гипотез возникновения и развития БА, из которых наиболее обоснованной является амилоидная гипотеза. Согласно данной гипотезе ключевую роль в патогенезе БА играет Ap. Анализ состава амилоидных бляшек выявил целый спектр изоформ Ap, имеющих пост-трансляционные модификации или наследственные мутации. Многочисленные исследования in vitro и in vivo показали, что такие

модификации усиливают агрегационные и токсические свойства пептида и способны вызывать амилоидогенез у экспериментальных животных. Другим фактором, усиливающим патологическую агрегацию Ар, является его взаимодействие с ионами металлов, в первую очередь, Zn2+. Поэтому особое внимание уделяется модификациям, локализованным в металл-связывающем домене АРыб. Однако, точные молекулярные механизмы, по которым происходит цинк-зависимая агрегация и токсическое действие Ар и его патогенных изоформ, до сих пор не определены. Установление таких механизмов является чрезвычайно актуальной задачей для выявления причин трансформации физиологически нормального Ар в патогенную форму и детального описания развития патогенеза БА, необходимого для разработки новых терапевтических средств против данного заболевания.

Степень разработанности темы

Согласно современным представлениям ключевую роль в патогенезе БА играет Ар, в особенности его модифицированные формы. Так, было показано, что изомеризованный по 7 остатку Asp Ар (изоБ7-АР) является одним из основных компонентов амилоидных бляшек и способен индуцировать амилоидогенез у экспериментальных животных. Наличие наследственной английской мутации (H6R-AP) значительно ускоряет течение патологического процесса, вызывая развитие БА уже в 55 лет. Фосфорилирование по 8 остатку Ser Ар (pS8-AP) является единственной посттрансляционной модификацией, для которой были обнаружены защитные свойства.

Вторым белком, явно участвующим в патогенезе БА, является тау. Его гиперфосфорилирование приводит к диссоциации от микротрубочек, агрегации и формированию нейрофибриллярных клубков, вызывающих гибель нейронов. В норме и тау, и Ар выполняют определенные физиологические функции, но под действием неизвестных пока факторов оба они способны инициировать каскад патологических событий, стимулируя развитие болезни. До сих пор остается непонятным, как связано между собой патологическое действие Ар и тау и влияет ли наличие посттрансляционных модификаций Ар на эту связь. Причины и механизм агрегации Ар и его модифицированных форм также пока неизвестны. Большой объем данных указывает на вовлеченность в данный процесс ионов цинка. Установление молекулярного механизма цинк-зависимой олигомеризации Ар и влияния на данный процесс модификаций

пептида необходимо для разработки методов предотвращения образования токсичных олигомеров Ар, вызывающих дисфункцию нейронов и гибель клеток. Наконец, наблюдаемое накопление нерастворимых белковых агрегатов в мозге пациентов с БА свидетельствует о нарушении функционирования систем деградации белков. Показано, что под действием растущей концентрации Ар первой среди них повреждается убиквитин-протеасомная система (УПС), однако, детали этого процесса еще не определены. Настоящая работа посвящена установлению молекулярного механизма цинк-зависимой олигомеризации Ар и его модифицированных форм, определению их влияния на модификации белков клетки, в частности тау, и выявление механизма патогенного действия амилоидных пептидов на деградацию белков через путь Аргинин/Ы-концевого правила, являющийся частью УПС.

Цели и задачи исследования

Целью настоящей работы являлось установление роли модификаций металл-связывающего домена Ар 1-16 в патогенных свойствах амилоидных пептидов. В работе были поставлены следующие задачи:

1. Установление влияния модификаций Ар 1-16 на процесс его цинк-зависимой олигомеризации.

2. Определение действия АР42 и его мутанта H6R-AP42 на протеолитическую активность пути Аргинин/Ы-концевого правила и выявление мишени апоптоз-индуцирующего действия Ар, являющейся компонентом данного пути.

3. Установление связи между токсическим действием АР42 и изоD7-Ap42 на клетки нейробластомы и изменением уровня фосфорилирования белков, ассоциированным с развитием БА.

Объект исследования

Механизм патологического действия бета-амилоида при болезни Альцгеймера.

Предмет исследования

Влияние модификаций металл-связывающего домена Ар 1-16 на олигомеризацию и цитотоксическое действие бета-амилоидного пептида.

Научная новизна исследования

Впервые была детально описана цинк-зависимая олигомеризация металл-связывающего домена Aßi-i6 и установлена роль его патологических модификаций в данном процессе. Был обнаружен новый интерфейс олигомеризации в присутствии Zn2+, образованный остатками His6 и His 13 двух пептидов. Впервые было показано, что апопотоз-индуцирующее действие амилоидных пептидов связано с ингибированием активности аргинил-тРНК-трансферазы Atel, являющейся компонентом пути Аргинин/Ы-концевого правила. Нарушение ее работы тормозит деградацию белков через УПС, что приводит к запуску гибели клетки по пути апоптоза. Установлено, что токсическое действие амилоидных пептидов на клетки нейробластомы вызывает увеличение степени фосфорилирования структурных белков, в частности тау. Показано, что изоD7-Aß42 в значительно большей степени, чем Aß42, индуцирует гиперфосфорилирование тау по аминокислотным остаткам, служащее маркером развития патологического процесса при БА.

Теоретическая и практическая значимость работы

В ходе выполнения диссертационного исследования было установлено, что посттрансляционные модификации и мутации, локализованные в металл-связывающем домене Aßi-i6, значительно усиливают агрегационные и токсические свойства амилоидных пептидов. Идентифицирован новый интерфейс цинк-зависимой олигомеризации Aß, ингибирование которого позволяет остановить патологическую агрегацию металл-связывающих доменов Aßi-i6. Выявлена новая мишень апоптотического действия H6R-Aß42 и Aß42 - Atel. Ее ингибирование под действием амилоидных пептидов приводит к нарушению процесса аргинилирования поврежденных белков клетки и их деградации. Показано, что под действием Aß42 и в большей степени изоD7-Aß42 начинается патогенный процесс гиперфосфорилирования тау, приводящий к образованию нейрофибриллярных клубков и деградации нейронов. Полученные данные указывают на критическую роль модификаций Aß в патологическом процессе при БА, вносят важный вклад в понимание механизмов развития данного заболевания и представляют основу для разработки новых терапевтических средств против БА.

Методология диссертационного исследования

В данной работе использовались современные методы биофизики, биохимии, молекулярной и клеточной биологии. Определение параметров олигомеризации металл-связывающих доменов Aßi-i6 и их фрагментов проводилось методами динамического рассеяния света и измерением мутности растворов с помощью спектрофотометрии. Для расчета структуры цинк-зависимых димеров Aßi-i6 и изоD7-Aßl-l6 были использованы методы молекулярной динамики (МД). Кинетические параметры димеризации были получены с помощью оптического биосенсора, основанного на эффекте поверхностного плазмонного резонанса. Жизнеспособность клеток нейробластомы человека SH-SY5Y оценивали по их метаболической активности с помощью теста МТТ. Апоптотическое действие Aß на клетки нейробластомы измеряли с использованием флуоресцентной микроскопии и проточной цитометрии. Изменение уровня фосфорилирования белков клеток нейробластомы в присутствии Aß определяли с помощью иммуноблоттинга и 2D электрофореза. Идентификация фосфорилированных белков дополнительно верифицировалась методом масс-спектрометрии. Плазмиды, кодирующие слитный белок fDHFR-UbR48-X609-PTPRNf (где X - Asp или Arg-Asp), были получены методом полимеразной цепной реакции, гидролиза ферментами SacII и Clal и последующим клонированием в модифицированную версию вектора pcDNA3.0 с участием лигазы T4 DNA Ligase. Исследование процесса деградации белков по пути Аргинин/Ы-концевого правила проводили в TNT T7 Coupled Reticulocyte Lysate System, содержащей компоненты систем транскрипции, трансляции и деградации белков. Ферментативную активность Atel измеряли с помощью изотермической калориметрии титрования. Экспрессию Ate 1 и деубиквитинилирующего фермента Usp2-cc осуществляли в клетках E. coli RosettaTM(DE3)pLysS. Очистку белков производили с помощью лизирования клеток E. coli в присутствии лизоцима и облучения ультразвуком, преципитации на Ni-NTA сефарозе с последующей элюцией имидазолом. Оценку взаимодействия Aß с изоформами Atel и тРНК проводили с помощью иммуноферментного анализа с использованием комбинации высокоспецифичных антител. Статистические различия между группами данных определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа (One Way ANOVA with post-hoc Tukey Honestly Significant Difference).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Цинк-зависимая олигомеризация металл-связывающего домена ЛРыб происходит при участии двух интерфейсов взаимодействия с ионами цинка. Наличие посттрансляционных модификаций Ар 1-16 увеличивает вероятность образования второго интерфейса, что объясняет большую склонность к агрегации модифицированных пептидов.

2. Апоптотическое действие ЛР42 ассоциировано с ингибированием ферментативной активности Atel, что приводит к дисфункции убиквитин-протеасомной системы и гибели клеток. H6R-AP42 оказывает более сильное ингибирующее действие на Atel и протеолитическую активность пути Аргинин/Ы-концевого правила, что коррелирует с его более высоким апоптотическим действием на клетки нейробластомы.

3. Более сильное токсическое действие изоБ7-Лр42, по сравнению с ЛР42, на клетки нейробластомы коррелирует с увеличением степени фосфорилирования ряда структурных белков: а-, |3-тубулинов, матрина 3 и тау. ИзоБ7-Лр42 в значительно большей степени, чем ЛР42, увеличивает фосфорилирование аминокислотных остатков тау, связанных с развитием БА, - Ser262, Thr231 и Ser396.

Степень достоверности результатов

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждается воспроизводимостью экспериментов и статистической обработкой данных. Все экспериментальные процедуры выполнены с помощью современных методов исследования и соответствуют поставленным целям и задачам работы. Результаты получены на современном научном оборудовании, с использованием реактивов, произведенных ведущими мировыми компаниями. Все представленные результаты опубликованы в рецензируемых научных журналах.

Апробация работы

Результаты работы представлены на 8 международных конференциях: XIX Международная Пущинская школа-конференция молодых учёных «Биология - наука XXI века», Пущино, Россия, 20 - 24 апреля 2015; 40th FEBS Congress, Берлин, Германия, 4 - 9 июля 2015; International conference "Biomedical innovation for healthy longevity", Санкт-Петербург, Россия, 22 - 28 апреля 2016; XXI Международная Пущинская школа-

конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века», Пущино, Россия, 17 - 21 апреля 2017; 42nd FEBS Congress, Иерусалим, Израиль, 10 - 14 сентября 2017; Объединенный научный форум, Международная научная конференция по биоорганической химии «XII Чтения памяти академика Ю.А. Овчинникова», VIII Российский симпозиум «Белки и пептиды», Москва, Россия, 18 - 22 сентября 2017; 43rd FEBS Congress, Прага, Чехия, 7 - 12 июля 2018; Alzheimer's Association International Conference, Чикаго, США, 22 - 26 июля 2018.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 6 статей в международных рецензируемых журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus, RSCI.

Личный вклад автора

Автор диссертации принимал непосредственное участие в анализе литературных данных, постановке задач и целей исследования, планировании и проведении экспериментальных процедур, анализе и оформлении полученных данных, подготовке публикаций в научных журналах и представлении результатов на научных конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация содержит следующие разделы: список сокращений, введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение, заключение, выводы и список литературы. Работа изложена на 134 страницах, включает 8 таблиц и 34 рисунка. Список литературы включает 298 наименований.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Факторы патогенеза болезни Альцгеймера

1.1.1. Болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера (БА) - это наиболее распространённый вид деменции, симптомы которого в большинстве случаев появляются у лиц старше 65 лет [1]. В 2016 г. в мире насчитывалось около 47 млн. людей с деменцией, среди которых 60-70% имели диагноз БА. К 2030 г. ожидается рост числа таких пациентов до 75 млн. человек, а к 2050 - до 132 млн. [2]. В настоящее время нет ни эффективных лекарственных средств против БА, ни методов диагностики ранних стадий заболевания. Лекарства, применяемые в качестве медикаментозной терапии БА, - ривастигмин, галантамин, мемантин, донепезил и такрин - способны только временно облегчить симптомы. Эти лекарства не могут остановить или замедлить течение болезни, а их эффективность различается для каждого пациента и ограничена по времени [3]. Диагноз БА ставится на основе предоставленной родственниками информации о психиатрических и когнитивных нарушениях в семье пациента, изменениях в его поведении и мышлении, данных когнитивных тестов, неврологических обследований, визуализации мозга (позитронно-эмиссионная томография), анализа крови и в некоторых случаях спинномозговой жидкости и генетических тестов [3]. К основным факторам риска возникновения БА относятся возраст, наличие АРОЕ-е4 гена и наследственность. С увеличением возраста значительно возрастает количество людей с БА: 3% в возрасте 6574 года, 17% в возрасте 75-84 года и 32% старше 85 лет [4]. При этом более 65% пациентов имеют как минимум одну копию гена АРОЕ-е4 [5].

Для большинства пациентов самым ранним проявлением БА является нарушение памяти, в частности, трудности с запоминанием новой информации и воспоминанием недавних событий [6]. Такие симптомы связаны с тем, что на начальных стадиях заболевания наиболее сильно повреждается гиппокамп, играющий центральную роль в формировании кратковременной памяти. Нарушения памяти уже на ранней стадии мешают пациентам вести привычный образ жизни. Так, больной может забыть имя

знакомого человека, испытывать трудности в подборе слов во время разговора, забыть дату важного для него события или заблудиться в знакомом месте. Проблемы с памятью также сопровождаются проблемами с мышлением, рассуждениями, восприятием или общением. По мере развития заболевания симптомы прогрессируют. Появляются резкие перепады настроения, апатия, приступы агрессии, раздражения, галлюцинации и депрессия. На поздних стадиях заболевания пациенты все меньше осознают, что происходит вокруг них, испытывают трудности с едой, ходьбой и нуждаются в круглосуточной опеке [6].

Скорость развития БА и симптоматика сильно варьируют. В среднем после появления первых симптомов продолжительность жизни пациентов составляет восемь-десять лет. Однако, патологические изменения в мозге начинаются за десять и более лет до появления проблем с памятью и постановки диагноза [7]. Они связаны с агрегацией и накоплением двух белков в патологическом состоянии - бета-амилоида (АР) и тау, которые по мере развития заболевания вызывают нарушения работы синапсов, воспаление, гибель нейронов и формируют амилоидные (сенильные) бляшки и нейрофибриллярные клубки, являющиеся главными нейроморфологическими признаками БА (Рисунок 1) [1].

А Б

Рисунок 1. Амилоидные бляшки и нейрофибриллярные клубки, образующиеся при БА. А - изображение лобной коры пациента с синдромом Дауна и БА в возрасте 61 года [8]. Б - схематическое изображение поврежденных нейрональных клеток мозга человека. Источник изображения: база данных National Institute on Aging (https://www.nia.nih.gov/alzheimers/alzheimers-scientific-images-and-video). Черными стрелками отмечены амилоидные бляшки, синими - поврежденные нейроны с нейрофибриллярными клубками, красной - олигомеры Ар, находящиеся в динамическом равновесии с бляшками.

1.1.2. Гиперфосфорилирование тау - маркер развития БА

Тау входит в группу белков, ассоциированных с микротрубочками. Ген тау располагается на 17д21 хромосоме и состоит из 16 экзонов, 11 из которых кодируют наиболее распространенные изоформы тау [9]. В мозге взрослых людей в результате альтернативного сплайсинга экзонов 2, 3 и 10 присутствует шесть изоформ, варьирующих по длине от 352 до 441 аминокислотного остатка [10]. Тау преимущественно локализуется в аксонах нейронов, однако его более низкая экспрессия обнаружена также в дендритах нейронов и олигодендроцитах [11].

Основной физиологической функцией белка тау является участие в сборке, стабилизации микротрубочек и регуляции аксонального транспорта, что необходимо для поддержания морфологии, нормального функционирования и жизнеспособности нейронов [12]. В С-концевом регионе белка расположен взаимодействующий с микротрубочками домен, состоящий из повторяющегося высококонсервативного тубулин-связывающего мотива, за ним следует богатая пролинами основная область и кислотная К-концевая часть [13]. Тубулин-связывающие мотивы тау взаимодействуют со специфическими полостями Р-тубулина на внутренней поверхности микротрубочек, удерживая его в конформации, способствующей полимеризации, в то время как положительно заряженные области тау, богатые пролином, связываются с внешней, отрицательно заряженной поверхностью микротрубочек, обеспечивая их стабилизацию. К-концевая часть тау отдаляется от поверхности микротрубочек, вероятно, под действием сил электростатического отталкивания [14].

Дальнейшую стабилизацию микротрубочек обеспечивает взаимодействие разных тубулин-связывающих мотивов тау, связанных с соседними протофиламентами, вызывающее сшивание трех или четырех гетеродимеров [15]. Шесть изоформ тау в мозге людей отличаются по количеству тубулин-связывающих мотивов (изоформы 3Я имеют три таких мотива, а изоформы 4Я - четыре), а также по наличию или отсутствию одной или двух вставок из 29 аминокислотных остатков в К-концевой части белка, не принимающих участия во взаимодействии с микротрубочками [16]. Хотя разные изоформы по-разному экспрессируются в процессе развития организма, в большинстве областей мозга взрослого человека содержится эквивалентное количество 3Я и 4Я

изоформ. Отклонения от этого соотношения являются одним из признаков развития нейродегенерации [17].

В нормальных физиологических условиях тау находится в постоянном динамическом равновесии, связываясь и отделяясь от микротрубочек (Рисунок 2). В основном равновесие регулируется фосфорилированием и дефосфорилированием тау под действием фосфатаз и киназ [18]. Тау имеет как минимум 84 сайта фосфорилирования, из которых 45 являются остатками серина, 35 - треонина и 4 -тирозина [19]. Обнаружены также другие пост-трансляционные модификации тау, включая гликозилирование, убиквитинилирование, протеолиз, нитрование и сумоилирование, однако их роль до конца не изучена [20-22].

В ходе развития БА значительно возрастает концентрация свободного, не связанного с микротрубочками тау и степень его фосфорилирования (Рисунок 2) [23]. Выделяют несколько возможных причин развития такого состояния. Первая - наличие мутаций в гене, кодирующем белок тау. Такие мутации могут приводить к экспрессии мутантных белков, склонных к агрегации, фосфорилированию или менее склонных к дефосфорилированию, обладающих низкой аффинностью к микротрубочкам [24,25]. Кроме того, интронные мутации и мутации в экзоне 10 способны изменить альтернативный сплайсинг тау, нарушив нормальное соотношение 3Я и 4Я изоформ [24].

Вторая причина - нарушение уровня активности взаимодействующих с тау киназ или фосфатаз, таких как гликоген синтаза киназа 3, циклинзависимая киназа 5, киназа, регулирующая сродство белков к микротрубочкам, протеинфосфатазы 1, 2А, 2Б, 2С и другие [18,26]. В норме фосфорилированы только отдельные аминокислотные остатки тау, в то время как при патологии наблюдается его гиперфосфорилирование, при котором фосфорилировано большинство возможных аминокислотных сайтов, что может свидетельствовать о повышенной активности киназ или пониженной - фосфатаз.

Третья - появление патологических условий, нарушающих взаимодействие тау и микротрубочек, например, токсическое действие Ар, окислительный стресс или воспаление [27,28]. Так, при окислительном стрессе наблюдается образование дисульфидных мостиков и нитрование тирозина в тау, что, вероятно, изменяет нормальную конформацию белка и препятствует его взаимодействию с микротрубочками [29,30].

Рисунок 2. Взаимодействие тау с микротрубочками. Тау стабилизирует структуру микротрубочек, что необходимо для эффективного транспорта макромолекул кинезином по аксонам. В норме динамическое равновесие между связанным с микротрубочками и свободным тау регулируется степенью его фосфорилирования. Фосфорилирование тау происходит под действием внутриклеточных киназ, является обратимым процессом и вызывает его открепление от микротрубочек. Дефосфорилирование под действием фосфатаз возвращает способность тау взаимодействовать с микротрубочками. В ходе развития БА наблюдается необратимое гиперфосфорилирование данного белка, которое приводит к диссоциации тау от микротрубочек, его агрегации, деполимеризации микротрубочек и нарушению аксонного транспорта.

Свободный, гиперфосфорилированный тау чрезвычайно склонен к агрегации и фибриллизации [23]. Растущая под действием патологических факторов концентрация белка в цитоплазме приводит к образованию небольших не фибриллярных агрегатов тау [31]. На их основе образуются протофибриллярные филаменты, содержащие Р-листы, которые впоследствии собираются в нейрофибриллярные клубки в нейронах или

глиальные клубки в астроцитах и олигодендроглии. В нейронах при БА до 95% внутриклеточного тау оказывается вовлеченным в патологический процесс [32]. Это неизбежно приводит к нарушению нормальных структурных и регуляторных функций цитоскелета, аксонного транспорта и, в конечном счете, к синаптической дисфункции и нейродегенерации [33,34].

Было показано, что в отличие от амилоидных бляшек количество нейрофибриллярных клубков напрямую коррелирует со степенью когнитивных нарушений у пациентов с БА, что подтверждает их вовлеченность в развитие заболевания [33]. Однако, образование нейрофибриллярных клубков в мозге не является специфическим для БА, а встречается в целой группе заболеваний, называемых таупатиями, которая включает в себя кортикобазальную дегенерацию, болезнь Пика, прогрессирующий надъядерный паралич, лобно-височную деменцию с паркинсонизмом-17, болезнь Ниманна-Пика тип С, миотоническую дистрофию и другие [35].

1.1.3. От белка предшественника к бета-амилоиду и болезни Альцгеймера

Единственным специфическим для БА нейроформологическим признаком является образование амилоидных бляшек в мозге пациентов. Основной компонент таких бляшек - пептид Ар, содержащий 37-43 аминокислотных остатков [1]. Ар образуется из трансмембранного белка предшественника амилоида (БПА), состоящего из короткого цитоплазматического и большого внеклеточного доменов [36]. Существуют два канонических пути расщепления данного белка секретазами: амилоидогенный и неамилоидогенный (Рисунок 3). Процессинг по амилоидогенному пути начинается под действием Р-секретазы 1 или 2, которые разрезают БПА после N концевой аминокислоты Ар с образованием секретируемого фрагмента БПА сБПАр. Конкурентный и физиологически преобладающий неамилоидогенный путь начинается с расщепления БПА а-секретазами между 16 и 17 аминокислотными остатками Ар с образованием фрагмента сБПАа. Оба пути продолжаются расщеплением трансмембранного домена БПА у-секретазами с образованием Ар или белка р3 [37]. Из-за наличия нескольких сайтов расщепления у-секретазами в БПА в организме человека образуются амилоидные пептиды различной длины, наиболее распространенным из

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кечко Ольга Игоревна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Lane CA, Hardy J & Schott JM (2018) Alzheimer's disease. Eur. J. Neurol. 25, 59-70.

2. WHO (2017) Global action plan on the public health response to dementia 2017 - 2025. Geneva World Heal. Organ., 52.

3. 2019 Alzheimer's disease facts and figures (2019) Alzheimer's Dement. 15, 321-387.

4. Hebert LE, Weuve J, Scherr PA & Evans DA (2013) Alzheimer disease in the United States (2010-2050) estimated using the 2010 census. Neurology 80, 1778-83.

5. Mayeux R, Saunders AM, Shea S, Mirra S, Evans D, Roses AD, Hyman BT, Crain B, Tang M-X & Phelps CH (1998) Utility of the Apolipoprotein E Genotype in the Diagnosis of Alzheimer's Disease. N. Engl. J. Med. 338, 506-511.

6. 2018 Alzheimer's disease facts and figures (2018) Alzheimer's Dement. 14, 367-429.

7. Villemagne VL, Pike KE, Chetelat G, Ellis KA, Mulligan RS, Bourgeat P, Ackermann U, Jones G, Szoeke C, Salvado O, Martins R, O'Keefe G, Mathis CA, Klunk WE, Ames D, Masters CL & Rowe CC (2011) Longitudinal assessment of Aß and cognition in aging and Alzheimer disease. Ann. Neurol. 69, 181-92.

8. Powell D, Caban-Holt A, Jicha G, Robertson W, Davis R, Gold BT, Schmitt FA & Head E (2014) Frontal white matter integrity in adults with Down syndrome with and without dementia. Neurobiol. Aging 35, 1562-9.

9. De Anda-Hernndez MA, Lira-De Len KI, Mena R, Campos-Pea V & A. M (2012) Tau and Amyloid-ß Conformational Change to ß-Sheet Structures as Effectors in the Development of Alzheimer's Disease. Neurosci. - Deal. With Front.

10. Goedert M, Spillantini MG, Jakes R, Rutherford D & Crowther RA (1989) Multiple isoforms of human microtubule-associated protein tau: sequences and localization in neurofibrillary tangles of Alzheimer's disease. Neuron 3, 519-526.

11. Ittner LM, Ke YD, Delerue F, Bi M, Gladbach A, van Eersel J, Wölfing H, Chieng BC, Christie MJ, Napier IA, Eckert A, Staufenbiel M, Hardeman E & Götz J (2010) Dendritic function of tau mediates amyloid-beta toxicity in Alzheimer's disease mouse models. Cell 142, 387-97.

12. Gotz J, Ittner LM & Kins S (2006) Do axonal defects in tau and amyloid precursor protein transgenic animals model axonopathy in Alzheimer's disease? J. Neurochem. 98, 993-1006.

13. Lee G, Neve RL & Kosik KS (1989) The microtubule binding domain of tau protein. Neuron 2, 1615-1624.

14. Kar S, Fan J, Smith MJ, Goedert M & Amos LA (2003) Repeat motifs of tau bind to the insides of microtubules in the absence of taxol. EMBO J. 22, 70-7.

15. Amos LA (2004) Microtubule structure and its stabilisation. Org. Biomol. Chem. 2, 2153.

16. Binder LI, Frankfurter A & Rebhun LI (1985) The distribution of tau in the mammalian central nervous system. J. Cell Biol. 101, 1371-8.

17. Hong M, Zhukareva V, Vogelsberg-Ragaglia V, Wszolek Z, Reed L, Miller BI, Geschwind DH, Bird TD, McKeel D, Goate A, Morris JC, Wilhelmsen KC, Schellenberg GD, Trojanowski JQ & Lee VM-Y (1998) Mutation-Specific Functional Impairments in Distinct Tau Isoforms of Hereditary FTDP-17. Science (80-.). 282, 1914-1917.

18. Mazanetz MP & Fischer PM (2007) Untangling tau hyperphosphorylation in drug design for neurodegenerative diseases. Nat. Rev. Drug Discov. 6, 464.

19. Ittner LM & Götz J (2011) Amyloid ß and tau — a toxic pas.pdf. .

20. Cripps D, Thomas SN, Jeng Y, Yang F, Davies P & Yang AJ (2006) Alzheimer disease-specific conformation of hyperphosphorylated paired helical filament-Tau is polyubiquitinated through Lys-48, Lys-11, and Lys-6 ubiquitin conjugation. J. Biol. Chem. 281, 10825-38.

21. Dorval V & Fraser PE (2006) Small ubiquitin-like modifier (SUMO) modification of natively unfolded proteins tau and alpha-synuclein. J. Biol. Chem. 281, 9919-24.

22. Wu X-L, Pina-Crespo J, Zhang Y-W, Chen X-C & Xu H-X (2017) Tau-mediated Neurodegeneration and Potential Implications in Diagnosis and Treatment of Alzheimer's Disease. Chin. Med. J. (Engl). 130, 2978-2990.

23. Kuret J, Congdon EE, Li G, Yin H, Yu X & Zhong Q (2005) Evaluating triggers and enhancers of tau fibrillization. Microsc. Res. Tech. 67, 141-155.

24. Goedert M & Jakes R (2005) Mutations causing neurodegenerative tauopathies. Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis. 1739, 240-250.

25. Dayanandan R, Van Slegtenhorst M, Mack TGA, Ko L, Yen S-H, Leroy K, Brion J-P, Anderton BH, Hutton M & Lovestone S (1999) Mutations in tau reduce its microtubule binding properties in intact cells and affect its phosphorylation. FEBS Lett. 446, 228-232.

26. Kimura T, Ishiguro K & Hisanaga S (2014) Physiological and pathological

phosphorylation of tau by Cdk5. Front. Mol. Neurosci. 7, 65.

27. LoPresti P, Szuchet S, Papasozomenos SC, Zinkowski RP & Binder LI (1995) Functional implications for the microtubule-associated protein tau: localization in oligodendrocytes. Proc. Natl. Acad. Sci. 92, 10369-10373.

28. Andersen JK (2004) Oxidative stress in neurodegeneration: cause or consequence? Nat. Med. 10, S18.

29. Horiguchi T, Uryu K, Giasson BI, Ischiropoulos H, LightFoot R, Bellmann C, RichterLandsberg C, Lee VM-Y & Trojanowski JQ (2003) Nitration of tau protein is linked to neurodegeneration in tauopathies. Am. J. Pathol. 163, 1021-31.

30. Schweers O, Mandelkow EM, Biernat J & Mandelkow E (1995) Oxidation of cysteine-322 in the repeat domain of microtubule-associated protein tau controls the in vitro assembly of paired helical filaments. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 92, 8463-7.

31. Maeda S, Sahara N, Saito Y, Murayama M, Yoshiike Y, Kim H, Miyasaka T, Murayama S, Ikai A & Takashima A (2007) Granular Tau Oligomers as Intermediates of Tau Filaments. Biochemistry 46, 3856-3861.

32. Mitchell TW, Nissanov J, Han L-Y, Mufson EJ, Schneider JA, Cochran EJ, Bennett DA, Lee VM-Y, Trojanowski JQ & Arnold SE (2000) Novel Method to Quantify Neuropil Threads in Brains from Elders With or Without Cognitive Impairment. J. Histochem. Cytochem. 48, 1627-1637.

33. Ballatore C, Lee VMY & Trojanowski JQ (2007) Tau-mediated neurodegeneration in Alzheimer's disease and related disorders. Nat. Rev. Neurosci. 8, 663-672.

34. Ballatore C, Brunden KR, Huryn DM, Trojanowski JQ, Lee VM-Y, Smith AB & III (2012) Microtubule stabilizing agents as potential treatment for Alzheimer's disease and related neurodegenerative tauopathies. J. Med. Chem. 55, 8979-96.

35. Tolnay M & Probst A (1999) Tau protein pathology in Alzheimer's disease and related disorders. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 25, 171-187.

36. Paj^k B, Kania E & Orzechowski A (2016) Killing Me Softly: Connotations to Unfolded Protein Response and Oxidative Stress in Alzheimer's Disease. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016.

37. Müller UC, Deller T & Korte M (2017) Not just amyloid: Physiological functions of the amyloid precursor protein family. Nat. Rev. Neurosci. 18, 281-298.

38. Cacace R, Sleegers K & Van Broeckhoven C (2016) Molecular genetics of early-onset

Alzheimer's disease revisited. Alzheimers. Dement. 12, 733-48.

39. Ryan NS & Rossor MN (2010) Correlating familial Alzheimer's disease gene mutations with clinical phenotype. Biomark. Med. 4, 99-112.

40. Cruts M, Theuns J & Van Broeckhoven C (2012) Locus-specific mutation databases for neurodegenerative brain diseases. Hum. Mutat. 33, 1340-4.

41. Goate A, Chartier-Harlin M-C, Mullan M, Brown J, Crawford F, Fidani L, Giuffra L, Haynes A, Irving N, James L, Mant R, Newton P, Rooke K, Roques P, Talbot C, Pericak-Vance M, Roses A, Williamson R, Rossor M, Owen M & Hardy J (1991) Segregation of a missense mutation in the amyloid precursor protein gene with familial Alzheimer's disease. Nature 349, 704-706.

42. Murrell J, Farlow M, Ghetti B & Benson M (1991) A mutation in the amyloid precursor protein associated with hereditary Alzheimer's disease. Science (80-.). 254, 97-99.

43. Chartier-Harlin M-C, Crawford F, Houlden H, Warren A, Hughes D, Fidani L, Goate A, Rossor M, Roques P, Hardy J & Mullan M (1991) Early-onset Alzheimer's disease caused by mutations at codon 717 of the P-amyloid precursor protein gene. Nature 353, 844-846.

44. Weggen S & Beher D (2012) Molecular consequences of amyloid precursor protein and presenilin mutations causing autosomal-dominant Alzheimer's disease. Alzheimers. Res. Ther. 4, 9.

45. Hunter S & Brayne C (2018) Understanding the roles of mutations in the amyloid precursor protein in Alzheimer disease. Mol. Psychiatry 23, 81-93.

46. Mullan M, Crawford F, Axelman K, Houlden H, Lilius L, Winblad B & Lannfelt L (1992) A pathogenic mutation for probable Alzheimer's disease in the APP gene at the N-terminus of P-amyloid. Nat. Genet. 1, 345-347.

47. Lin X, Koelsch G, Wu S, Downs D, Dashti A & Tang J (2000) Human aspartic protease memapsin 2 cleaves the beta-secretase site of beta-amyloid precursor protein. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 1456-60.

48. Cai XD, Golde TE & Younkin SG (1993) Release of excess amyloid beta protein from a mutant amyloid beta protein precursor. Science (80-. ). 259, 514 LP - 516.

49. Citron M, Vigo-Pelfrey C, Teplow DB, Miller C, Schenk D, Johnston J, Winblad B, Venizelos N, Lannfelt L & Selkoe DJ (1994) Excessive production of amyloid betaprotein by peripheral cells of symptomatic and presymptomatic patients carrying the

Swedish familial Alzheimer disease mutation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 91, 119937.

50. Janssen JC, Beck JA, Campbell TA, Dickinson A, Fox NC, Harvey RJ, Houlden H, Rossor MN & Collinge J (2003) Early onset familial Alzheimer's disease: Mutation frequency in 31 families. Neurology 60, 235-9.

51. Ono K, Condron MM & Teplow DB (2010) Effects of the English (H6R) and Tottori (D7N) familial Alzheimer disease mutations on amyloid beta-protein assembly and toxicity. J. Biol. Chem. 285, 23186-97.

52. Hecimovic S, Wang J, Dolios G, Martinez M, Wang R & Goate AM (2004) Mutations in APP have independent effects on Aß and CTFy generation. Neurobiol. Dis. 17, 205-218.

53. Bergman A, Religa D, Karlström H, Laudon H, Winblad B, Lannfelt L, Lundkvist J & Näslund J (2003) APP intracellular domain formation and unaltered signaling in the presence of familial Alzheimer's disease mutations. Exp. Cell Res. 287, 1-9.

54. Suzuki N, Cheung TT, Cai XD, Odaka A, Otvos L, Eckman C, Golde TE & Younkin SG (1994) An increased percentage of long amyloid beta protein secreted by familial amyloid beta protein precursor (beta APP717) mutants. Science (80-. ). 264, 1336 LP -1340.

55. ORPISZEWSKI J, SCHORMANN N, KLUVE-BECKERMAN B, LIEPNIEKS JJ & BENSON MD (2018) Protein aging hypothesis of Alzheimer disease. FASEB J. 14, 1255-1263.

56. Moro ML, Collins MJ & Cappellini E (2010) Alzheimer's disease and amyloid beta-peptide deposition in the brain: a matter of "aging"? Biochem. Soc. Trans. 38, 539-44.

57. Rosen RF, Tomidokoro Y, Farberg AS, Dooyema J, Ciliax B, Preuss TM, Neubert TA, Ghiso JA, LeVine H, Walker LC & Walker LC (2016) Comparative pathobiology of ß-amyloid and the unique susceptibility of humans to Alzheimer's disease. Neurobiol. Aging 44, 185-196.

58. Shimizu T, Watanabe A, Ogawara M, Mori H & Shirasawa T (2000) Isoaspartate Formation and Neurodegeneration in Alzheimer's Disease. Arch. Biochem. Biophys. 381, 225-234.

59. Moro ML, Phillips AS, Gaimster K, Paul C, Mudher A, Nicoll JAR & Boche D (2018) Pyroglutamate and Isoaspartate modified Amyloid-Beta in ageing and Alzheimer's disease. Acta Neuropathol. Commun. 6, 3.

60. Shimizu T, Matsuoka Y & Shirasawa T (2005) Biological Significance of Isoaspartate and Its Repair System. Biol. Pharm. Bull. 28, 1590-1596.

61. Kuo Y-M, Webster S, Emmerling MR, De Lima N & Roher AE (1998) Irreversible dimerization/tetramerization and post-translational modifications inhibit proteolytic degradation of Aß peptides of Alzheimer's disease. Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis. 1406, 291-298.

62. McGrath LT, McGleenon BM, Brennan S, McColl D, McILroy S & Passmore AP (2001) Increased oxidative stress in Alzheimer's disease as assessed with 4-hydroxynonenal but not malondialdehyde. QJM 94, 485-490.

63. Shimizu T, Fukuda H, Murayama S, Izumiyama N & Shirasawa T (2002) Isoaspartate formation at position 23 of amyloid beta peptide enhanced fibril formation and deposited onto senile plaques and vascular amyloids in Alzheimer's disease. J. Neurosci. Res. 70, 451-461.

64. Fukuda H, Shimizu T, Nakajima M, Mori H & Shirasawa T (1999) Synthesis, aggregation, and neurotoxicity of the alzheimer's Aß1-42 amyloid peptide and its isoaspartyl isomers. Bioorg. Med. Chem. Lett. 9, 953-956.

65. Fonseca MI, Head E, Velazquez P, Cotman CW & Tenner AJ (1999) The Presence of Isoaspartic Acid in ß-Amyloid Plaques Indicates Plaque Age. Exp. Neurol. 157, 277-288.

66. Kozin SA, Cheglakov IB, Ovsepyan AA, Telegin GB, Tsvetkov PO, Lisitsa A V. & Makarov AA (2013) Peripherally Applied Synthetic Peptide isoAsp7-Aß(1-42) Triggers Cerebral ß-Amyloidosis. Neurotox. Res. 24, 370-376.

67. Roher AE, Lowenson JD, Clarke S, Wolkow C, Wang R, Cotter RJ, Reardon IM, Zürcher-Neely HA, Heinrikson RL & Ball MJ (1993) 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. 268, 3072-83.

68. Tomiyama T, Asano S, Furiya Y, Shirasawa T, Endo N & Mori H (1994) Racemization of Asp23 residue affects the aggregation properties of Alzheimer amyloid beta protein analogues. J. Biol. Chem. 269, 10205-8.

69. Kummer MP & Heneka MT (2014) Truncated and modified amyloid-beta species. Alzheimers. Res. Ther. 6, 28.

70. Kummer MP, Hermes M, Delekarte A, Hammerschmidt T, Kumar S, Terwel D, Walter J, Pape H-C, König S, Roeber S, Jessen F, Klockgether T, Korte M & Heneka MT (2011)

Nitration of tyrosine 10 critically enhances amyloid ß aggregation and plaque formation.

Neuron 71, 833-44.

71. Al-Hilaly YK, Williams TL, Stewart-Parker M, Ford L, Skaria E, Cole M, Bucher WG, Morris KL, Sada AA, Thorpe JR & Serpell LC (2013) A central role for dityrosine crosslinking of Amyloid-ß in Alzheimer's disease. ActaNeuropathol. Commun. 1, 83.

72. Hou L, Kang I, Marchant RE & Zagorski MG (2002) Methionine 35 oxidation reduces fibril assembly of the amyloid abeta-(1-42) peptide of Alzheimer's disease. J. Biol. Chem. 277, 40173-6.

73. Palmblad M, Westlind-Danielsson A & Bergquist J (2002) Oxidation of methionine 35 attenuates formation of amyloid beta -peptide 1-40 oligomers. J. Biol. Chem. 277, 19506-10.

74. Moskovitz J, Maiti P, Lopes DHJ, Oien DB, Attar A, Liu T, Mittal S, Hayes J & Bitan G (2011) Induction of methionine-sulfoxide reductases protects neurons from amyloid ß-protein insults in vitro and in vivo. Biochemistry 50, 10687-97.

75. Milton NGN (2001) Phosphorylation of amyloid-ß at the serine 26 residue by human cdc2 kinase. Neuroreport 12, 3839-3844.

76. Kumar S, Wirths O, Theil S, Gerth J, Bayer TA & Walter J (2013) Early intraneuronal accumulation and increased aggregation of phosphorylated Abeta in a mouse model of Alzheimer's disease. Acta Neuropathol. 125, 699-709.

77. Kumar S, Rezaei-Ghaleh N, Terwel D, Thal DR, Richard M, Hoch M, Mc Donald JM, Wüllner U, Glebov K, Heneka MT, Walsh DM, Zweckstetter M & Walter J (2011) Extracellular phosphorylation of the amyloid ß-peptide promotes formation of toxic aggregates during the pathogenesis of Alzheimer's disease. EMBO J. 30, 2255-65.

78. Jamasbi E, Separovic F, Hossain MA & Ciccotosto GD (2017) Phosphorylation of a full length amyloid-ß peptide modulates its amyloid aggregation, cell binding and neurotoxic properties. Mol. Biosyst. 13, 1545-1551.

79. Barykin EP, Petrushanko IY, Kozin SA, Telegin GB, Chernov AS, Lopina OD, Radko SP, Mitkevich VA & Makarov AA (2018) Phosphorylation of the Amyloid-Beta Peptide Inhibits Zinc-Dependent Aggregation, Prevents Na,K-ATPase Inhibition, and Reduces Cerebral Plaque Deposition. Front. Mol. Neurosci. 11, 302.

80. Wiltfang J, Esselmann H, Cupers P, Neumann M, Kretzschmar H, Beyermann M, Schleuder D, Jahn H, Rüther E, Kornhuber J, Annaert W, De Strooper B & Saftig P

(2001) Elevation of beta-amyloid peptide 2-42 in sporadic and familial Alzheimer's disease and its generation in PS1 knockout cells. J. Biol. Chem. 276, 42645-57.

81. Bibl M, Gallus M, Welge V, Esselmann H, Wolf S, Rüther E & Wiltfang J (2012) Cerebrospinal fluid amyloid-ß 2-42 is decreased in Alzheimer's, but not in frontotemporal dementia. J. Neural Transm. 119, 805-13.

82. Güntert A, Döbeli H & Bohrmann B (2006) High sensitivity analysis of amyloid-beta peptide composition in amyloid deposits from human and PS2APP mouse brain. Neuroscience 143, 461-475.

83. Masters CL, Simms G, Weinman NA, Multhaup G, McDonald BL & Beyreuther K (1985) Amyloid plaque core protein in Alzheimer disease and Down syndrome. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 82, 4245-9.

84. Lewis H, Beher D, Cookson N, Oakley A, Piggott M, Morris CM, Jaros E, Perry R, Ince P, Kenny RA, Ballard CG, Shearman MS & Kalaria RN (2006) Quantification of Alzheimer pathology in ageing and dementia: age-related accumulation of amyloid-beta(42) peptide in vascular dementia. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 32, 103-118.

85. Bouter Y, Dietrich K, Wittnam JL, Rezaei-Ghaleh N, Pillot T, Papot-Couturier S, Lefebvre T, Sprenger F, Wirths O, Zweckstetter M & Bayer TA (2013) N-truncated amyloid ß (Aß) 4-42 forms stable aggregates and induces acute and long-lasting behavioral deficits. Acta Neuropathol. 126, 189-205.

86. TAKEDA K, ARAKI W, AKIYAMA H & TABIRA T (2004) Amino-truncated amyloid ß-peptide (Aß5-40/42) produced from caspase-cleaved amyloid precursor protein is deposited in Alzheimer's disease brain. FASEB J. 18, 1755-1757.

87. Wittnam JL, Portelius E, Zetterberg H, Gustavsson MK, Schilling S, Koch B, Demuth HU, Blennow K, Wirths O & Bayer TA (2012) Pyroglutamate amyloid ß (Aß) aggravates behavioral deficits in transgenic amyloid mouse model for Alzheimer disease. J. Biol. Chem. 287, 8154-62.

88. Mattsson N, Rajendran L, Zetterberg H, Gustavsson M, Andreasson U, Olsson M, Brinkmalm G, Lundkvist J, Jacobson LH, Perrot L, Neumann U, Borghys H, Mercken M, Dhuyvetter D, Jeppsson F, Blennow K & Portelius E (2012) BACE1 inhibition induces a specific cerebrospinal fluid ß-amyloid pattern that identifies drug effects in the central nervous system. PLoS One 7, e31084.

89. Medvedev AE, Radko SP, Yurinskaya MM, Vinokurov MG, Buneeva OA, Kopylov AT,

Kozin SA, Mitkevich VA & Makarov AA (2018) Neurotoxic Effects of Aß6-42 Peptides Mimicking Putative Products Formed by the Angiotensin Converting Enzyme. J. Alzheimer's Dis. 66, 263-270.

90. Casas C, Sergeant N, Itier J-M, Blanchard V, Wirths O, van der Kolk N, Vingtdeux V, van de Steeg E, Ret G, Canton T, Drobecq H, Clark A, Bonici B, Delacourte A, Benavides J, Schmitz C, Tremp G, Bayer TA, Benoit P & Pradier L (2004) Massive CA1/2 neuronal loss with intraneuronal and N-terminal truncated Abeta42 accumulation in a novel Alzheimer transgenic model. Am. J. Pathol. 165, 1289-300.

91. Jawhar S, Wirths O & Bayer TA (2011) Pyroglutamate amyloid-ß (Aß): a hatchet man in Alzheimer disease. J. Biol. Chem. 286, 38825-32.

92. Mandler M, Walker L, Santic R, Hanson P, Upadhaya AR, Colloby SJ, Morris CM, Thal DR, Thomas AJ, Schneeberger A & Attems J (2014) Pyroglutamylated amyloid-ß is associated with hyperphosphorylated tau and severity of Alzheimer's disease. Acta Neuropathol. 128, 67-79.

93. Wirths O, Erck C, Martens H, Harmeier A, Geumann C, Jawhar S, Kumar S, Multhaup G, Walter J, Ingelsson M, Degerman-Gunnarsson M, Kalimo H, Huitinga I, Lannfelt L & Bayer TA (2010) Identification of low molecular weight pyroglutamate A{beta} oligomers in Alzheimer disease: a novel tool for therapy and diagnosis. J. Biol. Chem. 285, 41517-24.

94. Sofola-Adesakin O, Khericha M, Snoeren I, Tsuda L & Partridge L (2016) pGluAß increases accumulation of Aß in vivo and exacerbates its toxicity. Acta Neuropathol. Commun. 4, 109.

95. Meißner JN, Bouter Y & Bayer TA (2015) Neuron Loss and Behavioral Deficits in the TBA42 Mouse Model Expressing N-Truncated Pyroglutamate Amyloid-ß3-42. J. Alzheimer's Dis. 45, 471-482.

96. Russo C, Violani E, Salis S, Venezia V, Dolcini V, Damonte G, Benatti U, D'Arrigo C, Patrone E, Carlo P & Schettini G (2002) Pyroglutamate-modified amyloid ß-peptides -AßN3(pE) - strongly affect cultured neuron and astrocyte survival. J. Neurochem. 82, 1480-1489.

97. Frost JL, Liu B, Rahfeld J-U, Kleinschmidt M, O'Nuallain B, Le KX, Lues I, Caldarone BJ, Schilling S, Demuth H-U & Lemere CA (2015) An anti-pyroglutamate-3 Aß vaccine reduces plaques and improves cognition in APPswe/PS1AE9 mice. Neurobiol. Aging 36,

3187-3199.

98. Hardy JA & Higgins GA (1992) Alzheimer's disease: the amyloid cascade hypothesis. Science (80-.). 256, 184 LP - 185.

99. Ricciarelli R & Fedele E (2017) The Amyloid Cascade Hypothesis in Alzheimer's Disease: It's Time to Change Our Mind. Curr. Neuropharmacol. 15, 926-935.

100. Cohen ML, Kim C, Haldiman T, ElHag M, Mehndiratta P, Pichet T, Lissemore F, Shea M, Cohen Y, Chen W, Blevins J, Appleby BS, Surewicz K, Surewicz WK, Sajatovic M, Tatsuoka C, Zhang S, Mayo P, Butkiewicz M, Haines JL, Lerner AJ & Safar JG (2015) Rapidly progressive Alzheimer's disease features distinct structures of amyloid-ß. Brain 138, 1009-22.

101. Krishtal J, Bragina O, Metsla K, Palumaa P & Töugu V (2017) In situ fibrillizing amyloid-beta 1-42 induces neurite degeneration and apoptosis of differentiated SH-SY5Y cells. PLoS One 12, e0186636.

102. Puzzo D, Lee L, Palmeri A, Calabrese G & Arancio O (2014) Behavioral assays with mouse models of Alzheimer's disease: practical considerations and guidelines. Biochem. Pharmacol. 88, 450-67.

103. Götz J, Streffer JR, David D, Schild A, Hoerndli F, Pennanen L, Kurosinski P & Chen F (2004) Transgenic animal models of Alzheimer's disease and related disorders: histopathology, behavior and therapy. Mol. Psychiatry 9, 664-683.

104. Aizenstein HJ, Nebes RD, Saxton JA, Price JC, Mathis CA, Tsopelas ND, Ziolko SK, James JA, Snitz BE, Houck PR, Bi W, Cohen AD, Lopresti BJ, DeKosky ST, Halligan EM & Klunk WE (2008) Frequent amyloid deposition without significant cognitive impairment among the elderly. Arch. Neurol. 65, 1509-17.

105. Karran E, Mercken M & Strooper B De (2011) The amyloid cascade hypothesis for Alzheimer's disease: An appraisal for the development of therapeutics. Nat. Rev. Drug Discov. 10, 698-712.

106. De Strooper B & Karran E (2016) The Cellular Phase of Alzheimer's Disease. Cell 164, 603-15.

107. Terwel D, Muyllaert D, Dewachter I, Borghgraef P, Croes S, Devijver H & Van Leuven F (2008) Amyloid activates GSK-3beta to aggravate neuronal tauopathy in bigenic mice. Am. J. Pathol. 172, 786-98.

108. Lewis J, Dickson DW, Lin WL, Chisholm L, Corral A, Jones G, Yen SH, Sahara N,

Skipper L, Yager D, Eckman C, Hardy J, Hutton M & McGowan E (2001) Enhanced Neurofibrillary Degeneration in Transgenic Mice Expressing Mutant Tau and APP. Science (80-. ). 293, 1487-1491.

109. Oddo S, Billings L, Kesslak JP, Cribbs DH & LaFerla FM (2004) Aß Immunotherapy Leads to Clearance of Early, but Not Late, Hyperphosphorylated Tau Aggregates via the Proteasome. Neuron 43, 321-332.

110. Rhein V, Song X, Wiesner A, Ittner LM, Baysang G, Meier F, Ozmen L, Bluethmann H, Dröse S, Brandt U, Savaskan E, Czech C, Götz J & Eckert A (2009) Amyloid-beta and tau synergistically impair the oxidative phosphorylation system in triple transgenic Alzheimer's disease mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 20057-62.

111. Roberson ED, Scearce-Levie K, Palop JJ, Yan F, Cheng IH, Wu T, Gerstein H, Yu G-Q & Mucke L (2007) Reducing Endogenous Tau Ameliorates Amyloid -Induced Deficits in an Alzheimer's Disease Mouse Model. Science (80-.). 316, 750-754.

112. Vossel KA, Zhang K, Brodbeck J, Daub AC, Sharma P, Finkbeiner S, Cui B & Mucke L (2010) Tau reduction prevents Abeta-induced defects in axonal transport. Science 330, 198.

113. Castellani RJ, Plascencia-Villa G & Perry G (2019) The amyloid cascade and Alzheimer's disease therapeutics: theory versus observation. Lab. Investig.

114. Karran E & De Strooper B (2016) The amyloid cascade hypothesis: are we poised for success or failure? J. Neurochem. 139, 237-252.

115. Shankar GM, Li S, Mehta TH, Garcia-Munoz A, Shepardson NE, Smith I, Brett FM, Farrell MA, Rowan MJ, Lemere CA, Regan CM, Walsh DM, Sabatini BL & Selkoe DJ (2008) Amyloid ß-Protein Dimers Isolated Directly from Alzheimer Brains Impair Synaptic Plasticity and Memory. Nat. Med. 14, 837.

116. Koffie RM, Meyer-Luehmann M, Hashimoto T, Adams KW, Mielke ML, Garcia-Alloza M, Micheva KD, Smith SJ, Kim ML, Lee VM, Hyman BT & Spires-Jones TL (2009) Oligomeric amyloid beta associates with postsynaptic densities and correlates with excitatory synapse loss near senile plaques. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 4012-7.

117. DaRocha-Souto B, Scotton TC, Coma M, Serrano-Pozo A, Hashimoto T, Serenó L, Rodríguez M, Sánchez B, Hyman BT & Gómez-Isla T (2011) Brain oligomeric ß-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. 70, 360-76.

118. Esparza TJ, Zhao H, Cirrito JR, Cairns NJ, Bateman RJ, Holtzman DM & Brody DL (2013) Amyloid-P oligomerization in Alzheimer dementia versus high-pathology controls. Ann. Neurol. 73, 104-19.

119. Stewart KL & Radford SE (2017) Amyloid plaques beyond Ap: a survey of the diverse modulators of amyloid aggregation. Biophys. Rev. 9, 405-419.

120. Козин СА & Макаров А. (2019) Конвергенция концепций патогенеза болезни Альцгеймера. Молекулярная биология 53, 1020-1028.

121. Frederickson CJ, Giblin LJ, Kr?zel A, McAdoo DJ, Muelle RN, Zeng Y, Balaji RV, Masalha R, Thompson RB, Fierke CA, Sarvey JM, de Valdenebro M, Prough DS, Zornow MH & Zornow MH (2006) Concentrations of extracellular free zinc (pZn)e in the central nervous system during simple anesthetization, ischemia and reperfusion. Exp. Neurol. 198, 285-293.

122. Tougu V, Karafin A & Palumaa P (2008) Binding of zinc(II) and copper(II) to the full-length Alzheimer's amyloid-P peptide. J. Neurochem. 104, 1249-1259.

123. Adlard PA & Bush AI (2006) Metals and Alzheimer's disease. J. Alzheimer's Dis. 10, 145-163.

124. Lee J-Y, Cole TB, Palmiter RD, Suh SW & Koh J-Y (2002) Contribution by synaptic zinc to the gender-disparate plaque formation in human Swedish mutant APP transgenic mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99, 7705-10.

125. Radko SP, Khmeleva SA, Mantsyzov AB, Kiseleva YY, Mitkevich VA, Kozin SA & Makarov AA (2018) Heparin Modulates the Kinetics of Zinc-Induced Aggregation of Amyloid-P Peptides. J. Alzheimer's Dis. 63, 539-550.

126. Mantyh PW, Ghilardi JR, Rogers S, DeMaster E, Allen CJ, Stimson ER & Maggio JE (1993) Aluminum, Iron, and Zinc Ions Promote Aggregation of Physiological Concentrations of P-Amyloid Peptide. J. Neurochem. 61, 1171-1174.

127. Crouch PJ, Tew DJ, Du T, Nguyen DN, Caragounis A, Filiz G, Blake RE, Trounce IA, Soon CPW, Laughton K, Perez KA, Li Q-X, Cherny RA, Masters CL, Barnham KJ & White AR (2009) Restored degradation of the Alzheimer's amyloid-P peptide by targeting amyloid formation. J. Neurochem. 108, 1198-1207.

128. Deshpande A, Kawai H, Metherate R, Glabe CG & Busciglio J (2009) A role for synaptic zinc in activity-dependent Abeta oligomer formation and accumulation at excitatory

synapses. J. Neurosci. 29, 4004-15.

129. Gowing E, Roher AE, Woods AS, Cotter RJ, Chaney M, Little SP & Ball MJ (1994) Chemical characterization of A beta 17-42 peptide, a component of diffuse amyloid deposits of Alzheimer disease. J. Biol. Chem. 269, 10987-90.

130. Tsvetkov PO, Popov IA, Nikolaev EN, Archakov AI, Makarov AA & Kozin SA (2008) Isomerization of the Asp7 Residue Results in Zinc-Induced Oligomerization of Alzheimer's Disease Amyloid ß(1-16) Peptide. ChemBioChem 9, 1564-1567.

131. Kozin SA, Mezentsev Y V., Kulikova AA, Indeykina MI, Golovin A V., Ivanov AS, Tsvetkov PO & Makarov AA (2011) Zinc-induced dimerization of the amyloid-ß metal-binding domain 1-16 is mediated by residues 11-14. Mol. Biosyst. 7, 1053.

132. Tsvetkov PO, Kulikova AA, Golovin A V., Tkachev Y V., Archakov AI, Kozin SA & Makarov AA (2010) Minimal Zn2+ Binding Site of Amyloid-ß. Biophys. J. 99, L84.

133. Selkoe DJ & Hardy J (2016) The amyloid hypothesis of Alzheimer's disease at 25 years. EMBOMol. Med. 8, 595-608.

134. Klionsky DJ, Codogno P, Cuervo AM, Deretic V, Elazar Z, Fueyo-Margareto J, Gewirtz DA, Kroemer G, Levine B, Mizushima N, Rubinsztein DC, Thumm M & Tooze SA (2010) A comprehensive glossary of autophagy-related molecules and processes. Autophagy 6, 438-448.

135. Larsen KE & Sulzer D (2002) Autophagy in neurons: A review. Histol. Histopathol. 17, 897-908.

136. Blommaart EF, Luiken JJ & Meijer AJ (1997) Autophagic proteolysis: control and specificity. Histochem. J. 29, 365-85.

137. Boya P, Reggiori F & Codogno P (2013) Emerging regulation and functions of autophagy. Nat. Cell Biol. 15, 713-720.

138. Nixon RA & Yang D-S (2011) Autophagy failure in Alzheimer's disease—locating the primary defect. Neurobiol. Dis. 43, 38-45.

139. He C & Klionsky DJ (2009) Regulation Mechanisms and Signaling Pathways of Autophagy. Annu. Rev. Genet. 43, 67-93.

140. Levine B & Kroemer G (2008) Autophagy in the Pathogenesis of Disease. Cell 132, 2742.

141. Ravikumar B, Moreau K, Jahreiss L, Puri C & Rubinsztein DC (2010) Plasma membrane contributes to the formation of pre-autophagosomal structures. Nat. Cell Biol. 12, 747-

142. Ylä-Anttila P, Vihinen H, Jokitalo E & Eskelinen E-L (2009) 3D tomography reveals connections between the phagophore and endoplasmic reticulum. Autophagy 5, 11801185.

143. Van der Vaart A, Griffith J & Reggiori F (2010) Exit from the Golgi is required for the expansion of the autophagosomal phagophore in yeast Saccharomyces cerevisiae. Mol. Biol. Cell 21, 2270-84.

144. Hailey DW, Kim PK, Satpute-Krishnan P, Rambold AS, Mitra K, Sougrat R & Lippincott-Schwartz J (2010) Mitochondria supply membranes for autophagosome biogenesis during starvation. Cell 141, 656.

145. Menzies FM, Fleming A & Rubinsztein DC (2015) Compromised autophagy and neurodegenerative diseases. Nat. Rev. Neurosci. 16, 345-357.

146. Rogov V, Dötsch V, Johansen T & Kirkin V (2014) Interactions between Autophagy Receptors and Ubiquitin-like Proteins Form the Molecular Basis for Selective Autophagy. Mol. Cell 53, 167-178.

147. Wong YC & Holzbaur ELF (2014) The regulation of autophagosome dynamics by huntingtin and HAP1 is disrupted by expression of mutant huntingtin, leading to defective cargo degradation. J. Neurosci. 34, 1293-305.

148. Mizushima N, Levine B, Cuervo AM & Klionsky DJ (2008) Autophagy fights disease through cellular self-digestion. Nature 451, 1069-1075.

149. Boland B, Kumar A, Lee S, Platt FM, Wegiel J, Yu WH & Nixon RA (2008) Autophagy Induction and Autophagosome Clearance in Neurons: Relationship to Autophagic Pathology in Alzheimer's Disease. J. Neurosci. 28, 6926 LP - 6937.

150. Komatsu M, Waguri S, Chiba T, Murata S, Iwata J, Tanida I, Ueno T, Koike M, Uchiyama Y, Kominami E & Tanaka K (2006) Loss of autophagy in the central nervous system causes neurodegeneration in mice. Nature 441, 880-884.

151. Ntsapi C, Lumkwana D, Swart C, du Toit A & Loos B (2017) New Insights Into Autophagy Dysfunction Related to Amyloid Beta Toxicity and Neuropathology in Alzheimer's Disease, 1st ed. Elsevier Inc.

152. Yu WH, Cuervo AM, Kumar A, Peterhoff CM, Schmidt SD, Lee J-H, Mohan PS, Mercken M, Farmery MR, Tjernberg LO, Jiang Y, Duff K, Uchiyama Y, Näslund J, Mathews PM, Cataldo AM & Nixon RA (2005) Macroautophagy-- a novel Beta-amyloid

peptide-generating pathway activated in Alzheimer's disease. J. Cell Biol. 171, 87-98.

153. Yang D-S, Kumar A, Stavrides P, Peterson J, Peterhoff CM, Pawlik M, Levy E, Cataldo AM & Nixon RA (2008) Neuronal Apoptosis and Autophagy Cross Talk in Aging PS/APP Mice, a Model of Alzheimer's Disease. Am. J. Pathol. 173, 665-681.

154. Felbor U, Kessler B, Mothes W, Goebel HH, Ploegh HL, Bronson RT & Olsen BR (2002) Neuronal loss and brain atrophy in mice lacking cathepsins B and L. Proc. Natl. Acad. Sci. 99, 7883-7888.

155. Ivy GO, Schottler F, Wenzel J, Baudry M & Lynch G (1984) Inhibitors of lysosomal enzymes: accumulation of lipofuscin-like dense bodies in the brain. Science 226, 985-7.

156. Esselens C, Oorschot V, Baert V, Raemaekers T, Spittaels K, Serneels L, Zheng H, Saftig P, De Strooper B, Klumperman J & Annaert W (2004) Presenilin 1 mediates the turnover of telencephalin in hippocampal neurons via an autophagic degradative pathway. J. Cell Biol. 166, 1041-54.

157. Lee J-H, Yu WH, Kumar A, Lee S, Mohan PS, Peterhoff CM, Wolfe DM, Martinez-Vicente M, Massey AC, Sovak G, Uchiyama Y, Westaway D, Cuervo AM & Nixon RA (2010) Lysosomal Proteolysis and Autophagy Require Presenilin 1 and Are Disrupted by Alzheimer-Related PS1 Mutations. Cell 141, 1146-1158.

158. Yang D-S, Stavrides P, Mohan PS, Kaushik S, Kumar A, Ohno M, Schmidt SD, Wesson D, Bandyopadhyay U, Jiang Y, Pawlik M, Peterhoff CM, Yang AJ, Wilson DA, St George-Hyslop P, Westaway D, Mathews PM, Levy E, Cuervo AM & Nixon RA (2011) Reversal of autophagy dysfunction in the TgCRND8 mouse model of Alzheimer's disease ameliorates amyloid pathologies and memory deficits. Brain 134, 258-277.

159. Tramutola A, Di Domenico F, Barone E, Perluigi M & Butterfield DA (2016) It Is All about (U)biquitin: Role of Altered Ubiquitin-Proteasome System and UCHL1 in Alzheimer Disease. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016, 2756068.

160. Xie Y (2010) Structure, Assembly and Homeostatic Regulation of the 26S Proteasome. J. Mol. Cell Biol. 2, 308-317.

161. Da Fonseca PCA & Morris EP (2008) Structure of the human 26S proteasome: subunit radial displacements open the gate into the proteolytic core. J. Biol. Chem. 283, 2330514.

162. Gadhave K, Bolshette N, Ahire A, Pardeshi R, Thakur K, Trandafir C, Istrate A, Ahmed S, Lahkar M, Muresanu DF & Balea M (2016) The ubiquitin proteasomal system: a

potential target for the management of Alzheimer's disease. J. Cell. Mol. Med. 20, 13921407.

163. TANAKA K (2009) The proteasome: Overview of structure and functions. Proc. Japan Acad. Ser. B 85, 12-36.

164. Liu C-W & Jacobson AD (2013) Functions of the 19S complex in proteasomal degradation. Trends Biochem. Sci. 38, 103-110.

165. Perry G, Friedman R, Shaw G & Chau V (1987) Ubiquitin is detected in neurofibrillary tangles and senile plaque neurites of Alzheimer disease brains. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 84, 3033-6.

166. Oddo S (2008) The ubiquitin-proteasome system in Alzheimer's disease. J. Cell. Mol. Med. 12, 363-373.

167. Castegna A, Aksenov M, Aksenova M, Thongboonkerd V, Klein JB, Pierce WM, Booze R, Markesbery WR & Butterfield DA (2002) Proteomic identification of oxidatively modified proteins in alzheimer's disease brain. part I: creatine kinase BB, glutamine synthase, and ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L-1. Free Radic. Biol. Med. 33, 562571.

168. Mishto M, Bellavista E, Santoro A, Stolzing A, Ligorio C, Nacmias B, Spazzafumo L, Chiappelli M, Licastro F, Sorbi S, Pession A, Ohm T, Grune T & Franceschi C (2006) Immunoproteasome and LMP2 polymorphism in aged and Alzheimer's disease brains. Neurobiol. Aging 27, 54-66.

169. Ji X-R, Cheng K-C, Chen Y-R, Lin T-Y, Cheung CHA, Wu C-L & Chiang H-C (2017) Dysfunction of different cellular degradation pathways contributes to specific P-amyloid42-induced pathologies. FASEB J., fj.201700199RR.

170. Keller JN, Hanni KB & Markesbery WR (2000) Impaired proteasome function in Alzheimer's disease. J. Neurochem. 75, 436-439.

171. Gregori L, Hainfeld JF, Simon MN & Goldgaber D (1997) Binding of amyloid beta protein to the 20 S proteasome. J. Biol. Chem. 272, 58-62.

172. Gregori L, Fuchs C, Figueiredo-Pereira ME, Van Nostrand WE & Goldgaber D (1995) Amyloid P-protein inhibits ubiquitin-dependent protein degradation in vitro. J. Biol. Chem. 270, 19702-19708.

173. Cecarini V, Bonfili L, Cuccioloni M, Mozzicafreddo M, Rossi G, Buizza L, Uberti D, Angeletti M & Eleuteri AM (2012) Crosstalk between the ubiquitin-proteasome system

and autophagy in a human cellular model of Alzheimer's disease. Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis. 1822, 1741-1751.

174. Cecarini V, Bonfili L, Amici M, Angeletti M, Keller JN & Eleuteri AM (2008) Amyloid peptides in different assembly states and related effects on isolated and cellular proteasomes. Brain Res. 1209, 8-18.

175. Tseng BP, Green KN, Chan JL, Blurton-Jones M & LaFerla FM (2008) Aß inhibits the proteasome and enhances amyloid and tau accumulation. Neurobiol. Aging 29, 16071618.

176. Almeida CG, Takahashi RH & Gouras GK (2006) ß-Amyloid Accumulation Impairs Multivesicular Body Sorting by Inhibiting the Ubiquitin-Proteasome System. J. Neurosci. 26, 4277 LP - 4288.

177. Morozov A V., Kulikova AA, Astakhova TM, Mitkevich VA, Burnysheva KM, Adzhubei AA, Erokhov PA, Evgen'Ev MB, Sharova NP, Karpov VL & Makarov AA (2016) Amyloid-ß Increases Activity of Proteasomes Capped with 19S and 11S Regulators. J. Alzheimer's Dis. 54, 763-776.

178. Kristiansen M, Deriziotis P, Dimcheff DE, Jackson GS, Ovaa H, Naumann H, Clarke AR, van Leeuwen FWB, Menéndez-Benito V, Dantuma NP, Portis JL, Collinge J & Tabrizi SJ (2007) Disease-Associated Prion Protein Oligomers Inhibit the 26S Proteasome. Mol. Cell 26, 175-188.

179. Aso E, Lomoio S, Lopez-González I, Joda L, Carmona M, Fernández-Yagüe N, Moreno J, Juvés S, Pujol A, Pamplona R, Portero-Otin M, Martín V, Díaz M & Ferrer I (2012) Amyloid generation and dysfunctional immunoproteasome activation with disease progression in animal model of familial Alzheimer's disease. Brain Pathol. 22, 636-653.

180. Schubert D, Soucek T & Blouw B (2009) The induction of HIF-1 reduces astrocyte activation by amyloid beta peptide. Eur. J. Neurosci. 29, 1323-34.

181. Orre M, Kamphuis W, Dooves S, Kooijman L, Chan ET, Kirk CJ, Dimayuga Smith V, Koot S, Mamber C, Jansen AH, Ovaa H & Hol EM (2013) Reactive glia show increased immunoproteasome activity in Alzheimer's disease. Brain 136, 1415-1431.

182. Varshavsky A (1996) The N-end rule: functions, mysteries, uses. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 93, 12142-9.

183. Eisele F & Wolf DH (2008) Degradation of misfolded protein in the cytoplasm is mediated by the ubiquitin ligase Ubr1. FEBS Lett. 582, 4143-4146.

184. Hwang C-S, Shemorry A & Varshavsky A (2009) Two proteolytic pathways regulate DNA repair by cotargeting the Mgt1 alkylguanine transferase. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 2142.

185. Rao H, Uhlmann F, Nasmyth K & Varshavsky A (2001) Degradation of a cohesin subunit by the N-end rule pathway is essential for chromosome stability. Nature 410, 955-959.

186. Liu Y-J, Liu C, Chang Z, Wadas B, Brower CS, Song Z-H, Xu Z-L, Shang Y-L, Liu W-X, Wang L-N, Dong W, Varshavsky A, Hu R-G & Li W (2016) Degradation of the Separase-cleaved Rec8, a Meiotic Cohesin Subunit, by the N-end Rule Pathway. J. Biol. Chem. 291, 7426-38.

187. Lee MJ, Tasaki T, Moroi K, An JY, Kimura S, Davydov I V & Kwon YT (2005) RGS4 and RGS5 are in vivo substrates of the N-end rule pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 15030-5.

188. Byrd C, Turner GC & Varshavsky A (1998) The N-end rule pathway controls the import of peptides through degradation of a transcriptional repressor. EMBO J. 17, 269-77.

189. Xia Z, Turner GC, Hwang C-S, Byrd C & Varshavsky A (2008) Amino acids induce peptide uptake via accelerated degradation of CUP9, the transcriptional repressor of the PTR2 peptide transporter. J. Biol. Chem. 283, 28958-68.

190. Piatkov KI, Oh J-H, Liu Y & Varshavsky A (2014) Calpain-generated natural protein fragments as short-lived substrates of the N-end rule pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111, E817-26.

191. Liu Y, Liu C, Dong W & Li W (2016) Physiological functions and clinical implications of the N-end rule pathway. Front. Med. 10, 258-270.

192. Piatkov KI, Brower CS & Varshavsky A (2012) The N-end rule pathway counteracts cell death by destroying proapoptotic protein fragments. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, E1839-47.

193. Sriram SM, Kim BY & Kwon YT (2011) The N-end rule pathway: emerging functions and molecular principles of substrate recognition. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 12, 735-747.

194. Tasaki T, Sriram SM, Park KS & Kwon YT (2012) The N-End Rule Pathway. Annu. Rev. Biochem. 81, 261-289.

195. Varshavsky A (2011) The N-end rule pathway and regulation by proteolysis. Protein Sci. 20, 1298-1345.

196. Park SE, Kim JM, Seok OH, Cho H, Wadas B, Kim SY, Varshavsky A & Hwang CS (2015) Control of mammalian g protein signaling by N-terminal acetylation and the N-end rule pathway. Science (80-.). 347, 1249-1252.

197. Brower CS, Piatkov KI & Varshavsky A (2013) Neurodegeneration-associated protein fragments as short-lived substrates of the N-end rule pathway. Mol. Cell 50, 161-71.

198. KAJI H, NOVELLI GD & KAJI A (1963) A SOLUBLE AMINO ACID-INCORPORATING SYSTEM FROM RAT LIVER. Biochim. Biophys. Acta 76, 474-7.

199. Kashina A (2014) Protein arginylation, a global biological regulator that targets actin cytoskeleton and the muscle. Anat. Rec. (Hoboken). 297, 1630-6.

200. Saha S & Kashina A (2011) Posttranslational arginylation as a global biological regulator. Dev. Biol. 358, 1-8.

201. Hu RG, Brower CS, Wang H, Davydov I V, Sheng J, Zhou J, Yong TK & Varshavsky A (2006) Arginyltransferase, its specificity, putative substrates, bidirectional promoter, and splicing-derived isoforms. J. Biol. Chem. 281, 32559-32573.

202. Kwon YT, Kashina AS & Varshavsky A (1999) Alternative splicing results in differential expression, activity, and localization of the two forms of arginyl-tRNA-protein transferase, a component of the N-end rule pathway. Mol. Cell. Biol. 19, 182193.

203. Wang J, Han X, Saha S, Xu T, Rai R, Zhang F, Wolf YI, Wolfson A, Yates JR & Kashina A (2011) Arginyltransferase Is an ATP-Independent Self-Regulating Enzyme that Forms Distinct Functional Complexes In Vivo. Chem. Biol. 18, 121-130.

204. Rai R & Kashina A (2005) Identification of mammalian arginyltransferases that modify a specific subset of protein substrates. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 10123-10128.

205. Brower CS, Rosen CE, Jones RH, Wadas BC, Piatkov KI & Varshavsky A (2014) Liat1, an arginyltransferase-binding protein whose evolution among primates involved changes in the numbers of its 10-residue repeats. Proc. Natl. Acad. Sci. 111, E4936-E4945.

206. Wang J, Han X, Wong CCL, Cheng H, Aslanian A, Xu T, Leavis P, Roder H, Hedstrom L, Yates JR, Kashina A & Kashina A (2014) Arginyltransferase ATE1 catalyzes midchain arginylation of proteins at side chain carboxylates in vivo. Chem. Biol. 21, 331-7.

207. Galiano MR, Goitea VE & Hallak ME (2016) Post-translational protein arginylation in the normal nervous system and in neurodegeneration. J. Neurochem. 138, 506-517.

208. Kim E, Kim S, Lee JH, Kwon YT & Lee MJ (2016) Ablation of Arg-tRNA-protein transferases results in defective neuraltube development. BMB Rep. 49, 443.

209. Kurosaka S, Leu NA, Zhang F, Bunte R, Saha S, Wang J, Guo C, He W & Kashina A (2010) Arginylation-dependent neural crest cell migration is essential for mouse development. PLoS Genet. 6, e1000878.

210. Brower CS & Varshavsky A (2009) Ablation of Arginylation in the Mouse N-End Rule Pathway: Loss of Fat, Higher Metabolic Rate, Damaged Spermatogenesis, and Neurological Perturbations. PLoS One 4, e7757.

211. Wang YM & Ingoglia NA (1997) N-terminal arginylation of sciatic nerve and brain proteins following injury. Neurochem. Res. 22, 1453-9.

212. Chakraborty G & Ingoglia N (1993) N-Terminal Arginylation and Ubiquitin-Mediated Proteolysis in Nerve Regeneration. Brain Res. Bull. 30, 439-445.

213. Lamon KD & Kaji H (1980) Arginyl-tRNA transferase activity as a marker of cellular aging in peripheral rat tissues. Exp. Gerontol. 15, 53-64.

214. Kwon YT, Kashina AS, Davydov I V, Hu RG, An JY, Seo JW, Du F & Varshavsky A (2002) An Essential Role of N-Terminal Arginylation in Cardiovascular Development. Science (80-. ). 297, 96-99.

215. Lamon KD, Chiger JL & Kaji H (1982) Effects of hydrocortisone and aspirin on protein synthesis and post-translational protein modification in cultured cells. Biochem. Pharmacol. 31, 2047-2052.

216. KATO M (1983) Heparin as an Inhibitor of L-Arginyl-tRNA:Protein Arginyltransferase. J. Biochem. 94, 2015-2022.

217. Li J & Pickart CM (1995) Inactivation of Arginyl-tRNA Protein Transferase by a Bifunctional Arsenoxide: Identification of Residues Proximal to the Arsenoxide Site. Biochemistry 34, 139-147.

218. Klemperer NS & Pickart CM (1989) Arsenite inhibits two steps in the ubiquitin-dependent proteolytic pathway. J. Biol. Chem. 264, 19245-52.

219. Bohley P, Kopitz J, Adam G, Rist B, von Appen F & Urban S (1991) Post-translational arginylation and intracellular proteolysis. Biomed. Biochim. Acta 50, 343-6.

220. Yu M, Chakraborty G, Grabow M & Ingoglia NA (1994) Serine protease inhibitors block N-terminal arginylation of proteins by inhibiting the arginylation of tRNA in rat brains. Neurochem. Res. 19, 105-10.

221. Goz B & Voytek P (1972) Arginyl transfer ribonucleic acid protein transferase and endogenous acceptor proteins in cultured mammalian cells. J. Biol. Chem. 247, 58925897.

222. Rape M (2018) Ubiquitylation at the crossroads of development and disease. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 19, 59-70.

223. Xie C-M, Wei W & Sun Y (2013) Role of SKP1-CUL1-F-box-protein (SCF) E3 ubiquitin ligases in skin cancer. J. Genet. Genomics 40, 97-106.

224. Xia Z, Webster A, Du F, Piatkov K, Ghislain M & Varshavsky A (2008) Substrate-binding sites of UBR1, the ubiquitin ligase of the N-end rule pathway. J. Biol. Chem. 283, 24011-28.

225. Tasaki T, Zakrzewska A, Dudgeon DD, Jiang Y, Lazo JS & Kwon YT (2009) The substrate recognition domains of the N-end rule pathway. J. Biol. Chem. 284, 1884-95.

226. Tasaki T, Mulder LCF, Iwamatsu A, Lee MJ, Davydov I V, Varshavsky A, Muesing M & Kwon YT (2005) A family of mammalian E3 ubiquitin ligases that contain the UBR box motif and recognize N-degrons. Mol. Cell. Biol. 25, 7120-36.

227. Sriram SM & Kwon YT (2010) The molecular principles of N-end rule recognition. Nat. Struct. Mol. Biol. 17, 1164-1165.

228. Rosen KM, Moussa CE-H, Lee HK, Kumar P, Kitada T, Qin G, Fu Q & Querfurth HW (2010) Parkin reverses intracellular ß-amyloid accumulation and its negative effects on proteasome function. J. Neurosci. Res. 88, 167-178.

229. Hong X, Liu J, Zhu G, Zhuang Y, Suo H, Wang P, Huang D, Xu J, Huang Y, Yu M, Bian M, Sheng Z, Fei J, Song H, Behnisch T & Huang F (2014) Parkin overexpression ameliorates hippocampal long-term potentiation and -amyloid load in an Alzheimer's disease mouse model. Hum. Mol. Genet. 23, 1056-1072.

230. Cummins N, Tweedie A, Zuryn S, Bertran-Gonzalez J & Götz J (2019) Disease-associated tau impairs mitophagy by inhibiting Parkin translocation to mitochondria. EMBO J. 38.

231. Fang EF, Hou Y, Palikaras K, Adriaanse BA, Kerr JS, Yang B, Lautrup S, Hasan-Olive MM, Caponio D, Dan X, Rocktäschel P, Croteau DL, Akbari M, Greig NH, Fladby T, Nilsen H, Cader MZ, Mattson MP, Tavernarakis N & Bohr VA (2019) Mitophagy inhibits amyloid-ß and tau pathology and reverses cognitive deficits in models of Alzheimer's disease. Nat. Neurosci. 22, 401-412.

232. Saidi L-J, Polydoro M, Kay KR, Sanchez L, Mandelkow E-M, Hyman BT & Spires-Jones TL (2015) Carboxy Terminus Heat Shock Protein 70 Interacting Protein Reduces Tau-Associated Degenerative Changes. J. Alzheimer's Dis. 44, 937-947.

233. Singh AK & Pati U (2015) CHIP stabilizes amyloid precursor protein via proteasomal degradation and p53-mediated trans-repression of ß-secretase. Aging Cell 14, 595-604.

234. Saito R, Kaneko M, Kitamura Y, Takata K, Kawada K, Okuma Y & Nomura Y (2014) Effects of oxidative stress on the solubility of HRD1, a ubiquitin ligase implicated in Alzheimer's disease. PLoS One 9, e94576.

235. Kaneko M, Koike H, Saito R, Kitamura Y, Okuma Y & Nomura Y (2010) Loss of HRD1-mediated protein degradation causes amyloid precursor protein accumulation and amyloid-beta generation. J. Neurosci. 30, 3924-32.

236. Ivanov DG, Indeykina MI, Pekov SI, Bugrova AE, Kechko OI, Iusupov AE, Kononikhin AS, Makarov AA, Nikolaev EN & Popov IA (2020) Relative Quantitation of Beta-Amyloid Peptide Isomers with Simultaneous Isomerization of Multiple Aspartic Acid Residues by Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 31, 164-168.

237. Klein WL (2002) Aß toxicity in Alzheimer's disease: Globular oligomers (ADDLs) as new vaccine and drug targets. Neurochem. Int. 41, 345-352.

238. Kasu YAT, Alemu S, Lamari A, Loew N & Brower CS (2018) The N-termini of TAR DNA-binding protein-43 (TDP43) C-terminal fragments influence degradation, aggregation propensity and morphology. Mol. Cell. Biol., MCB.00243-18.

239. Piatkov KI, Colnaghi L, Bekes M, Varshavsky A & Huang TT (2012) The auto -generated fragment of the Usp1 deubiquitylase is a physiological substrate of the N-end rule pathway. Mol. Cell 48, 926-33.

240. Catanzariti A-M, Soboleva TA, Jans DA, Board PG & Baker RT (2004) An efficient system for high-level expression and easy purification of authentic recombinant proteins. Protein Sci. 13, 1331-1339.

241. Pettersen EF, Goddard TD, Huang CC, Couch GS, Greenblatt DM, Meng EC & Ferrin TE (2004) UCSF Chimera?A visualization system for exploratory research and analysis. J. Comput. Chem. 25, 1605-1612.

242. Jorgensen WL, Chandrasekhar J, Madura JD, Impey RW & Klein ML (1983) Comparison of simple potential functions for simulating liquid water. J. Chem. Phys. 79,

926-935.

243. Lindorff-Larsen K, Piana S, Palmo K, Maragakis P, Klepeis JL, Dror RO & Shaw DE (2010) Improved side-chain torsion potentials for the Amber ff99SB protein force field. Proteins 78, 1950-8.

244. Darden T, York D & Pedersen L (1993) Particle mesh Ewald: An N -log( N ) method for Ewald sums in large systems. J. Chem. Phys. 98, 10089-10092.

245. Hess B, Bekker H, Berendsen HJC & Fraaije JGEM (1997) LINCS: A linear constraint solver for molecular simulations. J. Comput. Chem. 18, 1463-1472.

246. Peng Y, Hu Y, Feng N, Wang L & Wang X (2011) l-3-n-butylphthalide alleviates hydrogen peroxide-induced apoptosis by PKC pathway in human neuroblastoma SK-N-SH cells. Naunyn. Schmiedebergs. Arch. Pharmacol. 383, 91-99.

247. O'Farrell PZ, Goodman HM & O'Farrell PH (1977) High resolution two-dimensional electrophoresis of basic as well as acidic proteins. Cell 12, 1133-1142.

248. Bedulina D, Meyer MF, Gurkov A, Kondratjeva E, Baduev B, Gusdorf R & Timofeyev MA (2017) Intersexual differences of heat shock response between two amphipods ( Eulimnogammarus verrucosus and Eulimnogammarus cyaneus ) in Lake Baikal. PeerJ 5, e2864.

249. Lyupina Y V., Zatsepina OG, Serebryakova M V., Erokhov PA, Abaturova SB, Kravchuk OI, Orlova O V., Beljelarskaya SN, Lavrov AI, Sokolova OS & Mikhailov VS (2016) Proteomics of the 26S proteasome in Spodoptera frugiperda cells infected with the nucleopolyhedrovirus, AcMNPV. Biochim. Biophys. Acta - Proteins Proteomics 1864, 738-746.

250. LOWRY OH, ROSEBROUGH NJ, FARR AL & RANDALL RJ (1951) Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193, 265-75.

251. LAEMMLI UK (1970) Cleavage of Structural Proteins during the Assembly of the Head of Bacteriophage T4. Nature 227, 680-685.

252. Hu R-G, Wang H, Xia Z & Varshavsky A (2008) The N-end rule pathway is a sensor of heme. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 76-81.

253. Hori Y, Hashimoto T, Wakutani Y, Urakami K, Nakashima K, Condron MM, Tsubuki S, Saido TC, Teplow DB & Iwatsubo T (2007) The Tottori (D7N) and English (H6R) familial Alzheimer disease mutations accelerate Abeta fibril formation without increasing protofibril formation. J. Biol. Chem. 282, 4916-23.

254. Zirah S, Kozin SA, Mazur AK, Blond A, Cheminant M, Segalas-Milazzo I, Debey P & Rebuffat S (2006) Structural changes of region 1-16 of the Alzheimer disease amyloid beta-peptide upon zinc binding and in vitro aging. J. Biol. Chem. 281, 2151-61.

255. Nisbet RM, Nuttall SD, Robert R, Caine JM, Dolezal O, Hattarki M, Pearce LA, Davydova N, Masters CL, Varghese JN & Streltsov VA (2013) Structural studies of the tethered N-terminus of the Alzheimer's disease amyloid-P peptide. Proteins Struct. Funct. Bioinforma. 81, 1748-1758.

256. Cavalli S, Albericio F & Kros A (2010) Amphiphilic peptides and their cross-disciplinary role as building blocks for nanoscience. Chem. Soc. Rev. 39, 241-263.

257. Mezentsev YV, Medvedev AE, Kechko OI, Makarov AA, Ivanov AS, Mantsyzov AB & Kozin SA (2016) Zinc-induced heterodimer formation between metal-binding domains of intact and naturally modified amyloid-beta species: implication to amyloid seeding in Alzheimer's disease? J. Biomol. Struct. Dyn. 34.

258. Kulikova AA, Cheglakov IB, Kukharsky MS, Ovchinnikov RK, Kozin SA & Makarov AA (2016) Intracerebral Injection of Metal-Binding Domain of Ap Comprising the Isomerized Asp7 Increases the Amyloid Burden in Transgenic Mice. Neurotox. Res. 29, 551-557.

259. Istrate AN, Kozin SA, Zhokhov SS, Mantsyzov AB, Kechko OI, Pastore A, Makarov AA & Polshakov VI (2016) Interplay of histidine residues of the Alzheimer's disease Ap peptide governs its Zn-induced oligomerization. Sci. Rep. 6.

260. Kozin SA, Kulikova AA, Istrate AN, Tsvetkov PO, Zhokhov SS, Mezentsev YV, Kechko OI, Ivanov AS, Polshakov VI & Makarov AA (2015) The English (H6R) familial Alzheimer's disease mutation facilitates zinc-induced dimerization of the amyloid-P metal-binding domain. Metallomics 7.

261. Kozin SA, Mitkevich VA & Makarov AA (2016) Amyloid-P containing isoaspartate 7 as potential biomarker and drug target in Alzheimer's disease. Mendeleev Commun. 26, 269-275.

262. Kechko OI, Petrushanko IY, Brower CS, Adzhubei AA, Moskalev AA, Piatkov KI, Mitkevich VA & Makarov AA (2019) Beta-amyloid induces apoptosis of neuronal cells by inhibition of the Arg/N-end rule pathway proteolytic activity. Aging (Albany. NY). 11, 6134-6152.

263. Wadas B, Piatkov KI, Brower CS & Varshavsky A (2016) Analyzing N-terminal

Arginylation through the Use of Peptide Arrays and Degradation Assays. J. Biol. Chem. 291,20976-20992.

264. 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 IH (2012) Amyloid-Beta (Aß) D7H Mutation Increases Oligomeric Aß42 and Alters Properties of Aß-Zinc/Copper Assemblies. PLoS One 7, e35807.

265. Kumar-Singh S, Julliams A, Nuydens R, Ceuterick C, Labeur C, Serneels S, Vennekens K, Van Osta P, Geerts H, De Strooper B & Van Broeckhoven C (2002) In vitro studies of Flemish, Dutch, and wild-type ß-amyloid provide evidence for two-staged neurotoxicity. Neurobiol. Dis. 11, 330-340.

266. Grabowski TJ, Cho HS, Vonsattel JPG, William Rebeck G & Greenberg SM (2001) Novel amyloid precursor protein mutation in an Iowa family with dementia and severe cerebral amyloid angiopathy. Ann. Neurol. 49, 697-705.

267. Reiss AB, Arain HA, Stecker MM, Siegart NM & Kasselman LJ (2018) Amyloid toxicity in Alzheimer's disease. Rev. Neurosci.

268. Zhang L, Trushin S, Christensen TA, Tripathi U, Hong C, Geroux RE, Howell KG, Poduslo JF & Trushina E (2018) Differential effect of amyloid beta peptides on mitochondrial axonal trafficking depends on their state of aggregation and binding to the plasma membrane. Neurobiol. Dis. 114, 1-16.

269. Rajasekhar K, Chakrabarti M & Govindaraju T (2015) Function and toxicity of amyloid beta and recent therapeutic interventions targeting amyloid beta in Alzheimer's disease. Chem. Commun. 51, 13434-13450.

270. Kayed R & Lasagna-Reeves CA (2013) Molecular mechanisms of amyloid oligomers toxicity. Alzheimer's Dis. Adv. a New Century 30, 67-78.

271. Lian L, Suzuki A, Hayes V, Saha S, Han X, Xu T, Yates JR, Poncz M, Kashina A & Abrams CS (2014) Loss of ATE1-mediated arginylation leads to impaired platelet myosin phosphorylation, clot retraction, and in vivo thrombosis formation. Haematologica 99, 554-60.

272. Saha S, Mundia MM, Zhang F, Demers RW, Korobova F, Svitkina T, Perieteanu AA, Dawson JF & Kashina A (2010) Arginylation regulates intracellular actin polymer level by modulating actin properties and binding of capping and severing proteins. Mol. Biol. Cell 21, 1350-61.

273. Xu NS, Chakraborty G, Hassankhani A & Ingoglia NA (1993) N-terminal arginylation of proteins in explants of injured sciatic nerves and embryonic brains of rats. Neurochem. Res. 18, 1117-23.

274. Lee MJ, Kim DE, Zakrzewska A, Yoo YD, Kim S-H, Kim ST, Seo JW, Lee YS, Dorn GW, Oh U, Kim BY & Kwon YT (2012) Characterization of arginylation branch of N-end rule pathway in G-protein-mediated proliferation and signaling of cardiomyocytes. J. Biol. Chem. 287, 24043-52.

275. Saha S, Wang J, Buckley B, Wang Q, Lilly B, Chernov M & Kashina A (2012) Small molecule inhibitors of arginyltransferase regulate arginylation-dependent protein degradation, cell motility, and angiogenesis. Biochem. Pharmacol. 83, 866-873.

276. Kumar A, Birnbaum MD, Patel DM, Morgan WM, Singh J, Barrientos A & Zhang F (2016) Posttranslational arginylation enzyme Ate1 affects DNA mutagenesis by regulating stress response. Cell Death Dis. 7, e2378-e2378.

277. Wang J, Han X, Leu NA, Sterling S, Kurosaka S, Fina M, Lee VM, Dong DW, Yates JR & Kashina A (2017) Protein arginylation targets alpha synuclein, facilitates normal brain health, and prevents neurodegeneration. Sci. Rep. 7, 11323.

278. Yoo YD, Mun SR, Ji CH, Sung KW, Kang KY, Heo AJ, Lee SH, An JY, Hwang J, Xie X-Q, Ciechanover A, Kim BY & Kwon YT (2018) N-terminal arginylation generates a bimodal degron that modulates autophagic proteolysis. Proc. Natl. Acad. Sci., 201719110.

279. Ji CH & Kwon and YT (2017) Crosstalk and Interplay between the Ubiquitin-Proteasome System and Autophagy. Mol. Cells 40, 441-449.

280. Cha-Molstad H, Kwon YT & Kim BY (2015) Amino-terminal arginylation as a degradation signal for selective autophagy. BMB Rep. 48, 487-488.

281. Jiang Y, Lee J, Lee JH, Lee JW, Kim JH, Choi WH, Yoo YD, Cha-Molstad H, Kim BY, Kwon YT, Noh SA, Kim KP & Lee MJ (2016) The arginylation branch of the N-end rule pathway positively regulates cellular autophagic flux and clearance of proteotoxic proteins. Autophagy 12, 2197-2212.

282. Omar SH, Scott CJ, Hamlin AS & Obied HK (2019) Olive biophenols reduces alzheimer's pathology in SH-SY5Y cells and APPswe mice. Int. J. Mol. Sci. 20.

283. Jiang Y, Xu B, Chen J, Sui Y, Ren L, Li J, Zhang H, Guo L & Sun X (2018) Micro-RNA-137 inhibits tau hyperphosphorylation in alzheimer's disease and targets the

CACNA1C gene in transgenic mice and human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Med. Sci. Monit. 24, 5635-5644.

284. Zatsepina OG, Kechko OI, Mitkevich VA, Kozin SA, Yurinskaya MM, Vinokurov MG, Serebryakova MV, Rezvykh AP, Evgen'Ev MB & Makarov AA (2018) Amyloid-ß with isomerized Asp7 cytotoxicity is coupled to protein phosphorylation. Sci. Rep. 8.

285. Mitkevich VA, Petrushanko IY, Yegorov YE, Simonenko O V, Vishnyakova KS, Kulikova AA, Tsvetkov PO & Makarov AA (2013) Isomerization of Asp7 leads to increased toxic effect of amyloid- b 42 on human neuronal cells. Cell Death Dis. 4, e939.

286. Kubo T, Kumagae Y, Miller CA & Kaneko I (2003) ß-Amyloid Racemized at the Ser 26 Residue in the Brains of Patients with Alzheimer Disease: Implications in the Pathogenesis of Alzheimer Disease. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 62, 248-259.

287. Wandosell F, Serrano L, Hernandez MA & Avila J (1986) Phosphorylation of tubulin by a calmodulin-dependent protein kinase. J. Biol. Chem. 261, 10332-10339.

288. Vijayan S, El-Akkad E, Grundke-Iqbal I & Iqbal K (2001) A pool of ß-tubulin is hyperphosphorylated at serine residues in Alzheimer disease brain. FEBS Lett. 509, 375381.

289. Morris M, Maeda S, Vossel K & Mucke L (2011) The Many Faces of Tau. Neuron 70, 410-426.

290. Drechsel DN, Hyman AA, Cobb MH & Kirschner MW (1992) Modulation of the dynamic instability of tubulin assembly by the microtubule-associated protein tau. Mol. Biol. Cell 3, 1141-1154.

291. Weingarten MD, Lockwood AH, Hwo SY & Kirschner MW (1975) A protein factor essential for microtubule assembly. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 72, 1858-1862.

292. Khatoon S, Grundke-Iqbal I & Iqbal K (1994) Levels of normal and abnormally phosphorylated tau in different cellular and regional compartments of Alzheimer disease and control brains. FEBS Lett. 351, 80-84.

293. Mairet-Coello G, Courchet J, Pieraut S, Courchet V, Maximov A & Polleux F (2013) The CAMKK2-AMPK Kinase Pathway Mediates the Synaptotoxic Effects of Aß Oligomers through Tau Phosphorylation. Neuron 78, 94-108.

294. Cho J-H & Johnson GVW (2003) Primed phosphorylation of tau at Thr231 by glycogen synthase kinase 3ß (GSK3ß) plays a critical role in regulating tau's ability to bind and stabilize microtubules. J. Neurochem. 88, 349-358.

295. Schwalbe M, Kadavath H, Biernat J, Ozenne V, Blackledge M, Mandelkow E & Zweckstetter M (2015) Structural Impact of Tau Phosphorylation at Threonine 231. Structure 23, 1448-1458.

296. Quintanilla RA, von Bernhardi R, Godoy JA, Inestrosa NC & Johnson GVW (2014) Phosphorylated tau potentiates Aß-induced mitochondrial damage in mature neurons. Neurobiol. Dis. 71, 260-269.

297. Coelho MB, Attig J, Bellora N, König J, Hallegger M, Kayikci M, Eyras E, Ule J & Smith CW (2015) Nuclear matrix protein Matrin3 regulates alternative splicing and forms overlapping regulatory networks with PTB . EMBO J. 34, 653-668.

298. Giordano G, Sánchez-Pérez AM, Montoliu C, Berezney R, Malyavantham K, Costa LG, Calvete JJ & Felipo V (2005) Activation of NMDA receptors induces protein kinase A-mediated phosphorylation and degradation of matrin 3. Blocking these effects prevents NMDA-induced neuronal death. J. Neurochem. 94, 808-818.