过去二十年里已经取得了重要的进步我们的知识在蛋白质折叠和球状蛋白质的稳定性,由于广泛使用各种研究生物物理的方法和理论。量热法,尤其是差示扫描量热法(DSC),已经被证明是非常有用的对于研究蛋白质的热力学(联合国)折叠和稳定性。大量的DSC研究已经揭示了热演变的一般热力学性质,即冷和热变性,通过产生一系列热力学参数:∆G,∆H,∆年代,∆Cp,以及展开的中点温度(T米)。这些参数对热的迹象展开(即。、积极∆的价值观年代和∆Cp以及∆的负面价值G和∆H)是相同的,不管蛋白质的类型;然而,每个参数的值不同于蛋白质的蛋白质。各种蛋白质增加温度稳定性曲线,使用热力学参数和吉布斯-亥姆霍兹方程,构造也解释蛋白质的稳定性取决于溶剂的条件下,压力,突变。因此,DSC也被成功地应用于抗体药物的发展。
我们理解的进步取得了蛋白质折叠的热力学使用DSC;然而,知识热力学性质和分子机制导致蛋白质错误折叠和聚集是非常有限的,由于技术上的困难与大尺寸和骨料的异质性。此外,热力学量热方法调查的能力尚未应用于蛋白质聚合。
最近我们这里简明地描述和独特的应用量热法(DSC和ITC)考试的蛋白质错误折叠和聚集。观察自然和种子淀粉样蛋白的形成,淀粉样原纤维协会、非晶聚合和离解骨料的使用量热法。我们还讨论calorimetry-based热力学研究蛋白质聚合和地址结构特点描述聚合使用聚合的热力学参数。这些开创性的尝试将促进calorimetry-based热力学研究蛋白质错误折叠和聚集和可能提供的基础发展aggregation-related疾病的治疗和预防。
展开的蛋白质折叠成thermodynamically-favorable原生结构函数的获得正确的生理条件下(图1)(1 - 4)。疏水区域的葬礼在蛋白质内部,随着亲水残基的接触水溶液稳定原生结构,确保溶解度。活跃的本地蛋白质执行其生物功能通过高度管制分子间相互作用与他们的约束力的合作伙伴,在热力学控制之下。
图1:蛋白质折叠和蛋白质构象转换的示意图表示misfolding-induced聚合。原子力显微镜淀粉样原纤维和非晶态聚合物的图像显示在右边。
等温滴定量热法(ITC)是一个功能强大的热力学研究方法多样化的生物分子之间的相互作用和无机化合物第5 - 11 []。ITC等分子间的相互作用提供了热力学参数亲和常数(即离解常数)(KD)和吉布斯自由能的变化(∆G)、焓(∆H),熵(∆年代)和热容(∆Cp),除了结合化学计量学(n)。ITC仪器的几个关键功能,如控制滴定样品的ITC注射器(例如,小分子)到另一个样本在ITC细胞(例如,大分子)和搅拌,确保ITC细胞悬浮和混合解决方案,进一步扩大ITC各种绑定的工具系统。
外源压力因素经常关闭本机蛋白质和改变热力学稳定状态从本地到本地或全球展开状态的接触aggregation-prone区域,进而导致misfolding-coupled不可逆聚合的蛋白质(函数)的损失。“质量控制”活着的生物系统在维持内稳态中起着基础性作用,不仅减少蛋白质的失活和聚合,也最大化蛋白质周转[12]。未能防止聚合和清晰的总量一直强烈涉及大量的疾病的发病机制,包括神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森疾病,以及淀粉样变(13、14)。蛋白质错误折叠和聚集之间的直接联系和疾病集中促进了他们的研究。这些结果也表明,蛋白质折叠、功能、错误折叠,聚合和疾病并不是单独的事件——他们是密切相关的;因此,每个流程的深入了解以及它们之间的相互作用是至关重要的。
不溶性蛋白质总量分为淀粉样原纤维和无定形聚合物(15日)。淀粉样原纤维快速增长滞后时间允许后由可溶性前驱单体生产核的形成,这是一个nucleation-growth淀粉样蛋白形成的机制(即。自发的淀粉样纤维性颤动)(图1)十三至十八[]。预制的淀粉样原纤维单体方案省略了成核步骤,和,因此,只有淀粉样原纤维的伸长(去籽淀粉样纤维性颤动)。淀粉样原纤维是ßstructure-rich形态直接下令蛋白质总量,直径几毫米长,和几个纳米(13、14)。在大多数情况下,非晶聚合发生迅速没有一个明显的滞后时间(图1)(15日)。非晶态聚合物没有一个特定的外观,但通常是圆形的。ß等其他类型的蛋白质聚合体结构,低聚物和弯曲灵活的原纤丝已经被报道,但这些分享的许多淀粉样原纤维和非晶态聚合物的性质。
过去的二十年里已经取得了重要的进步我们的知识关于蛋白质折叠和球状蛋白质的稳定性,由于广泛使用各种研究生物物理的方法和理论(1 - 4 9 - 22)。量热法,尤其是差示扫描量热法(DSC),已经被证明非常有用的用于检查(联合国)折叠和蛋白质的热力学稳定性。大量的DSC研究已经揭示了热演变的一般热力学性质,即冷和热变性,通过产生一系列热力学参数:∆G,∆H,∆年代,∆Cp以及展开的中点温度(T米)(3、9,19 - 22日)。这些参数对热的迹象展开(即。、积极∆的价值观年代和∆Cp以及∆的负面价值G和∆H)是相同的,不管蛋白质的类型;然而,每个参数的值不同于蛋白质的蛋白质。各种蛋白质在温度稳定性曲线,使用热力学参数和吉布斯-亥姆霍兹方程,构造也解释蛋白质的稳定性取决于溶剂的条件下,压力,突变。也因此,DSC已经成功地应用于抗体药物的发展。
我们理解的进步取得了蛋白质折叠的热力学使用DSC;然而,知识的热力学性质和分子机制导致蛋白质错误折叠和聚集是非常有限的,由于技术上的困难与大尺寸和骨料的异质性。此外,热力学量热方法调查的能力尚未应用于蛋白质聚合。
我们这里简明地描述最近的和独特的量热法(DSC和ITC)的应用研究蛋白质的错误折叠和聚集。观察自然和种子淀粉样蛋白的形成,淀粉样原纤维协会、非晶聚合和离解骨料的使用量热法已被描述。我们还讨论calorimetry-based热力学的研究蛋白质聚合和地址结构特点描述聚合使用聚合的热力学参数。这些开创性的尝试将促进calorimetry-based热力学研究蛋白质错误折叠和聚集和可能提供的基础发展aggregation-related疾病的治疗和预防。
DSC已广泛应用于热力学稳定性和热演变机制的考试natively-folded蛋白质,基于过渡特征峰和良好的物理化学的关系。热力学分析热演变伴随着聚合通常是不可能当蛋白质聚集的发生造成严重的扭曲Cp展开曲线和不可逆性。
然而,修改和DSC高峰和变形Cp痕迹可能是用作指标聚集的形成(图2),这是特别重要的验证现有分子物种和样本的同质性的解决方案,以及阐明机制(联合国)折叠的蛋白质。连续1998年,Litvinovich及其同事报告说,重组模块的DSC扫描III-9从鼠纤连蛋白(rmIII-9)中性pH值显示多聚体的形成和聚集的rmIII-9扩大DSC峰值和变形Cp曲线与放热反应后热过渡(图2)[23]。
图2:热演变和随后的聚合的蛋白质。A和B窗格:插图的DSC热分析图的本地折叠和聚集。窗格:实线代表了CprmIII-9观察和曲线峰值的虚线表示最适合一个两国(参见图5 b (Litvinovich热转换等。[23]更多的细节)。面板B:第一次和第二次加热ARQ连续和虚线所示,分别为(参见图3 c和4 d的雷等。对于ARQ[25]更多的细节)。FNR窗格C: DSC热分析图。第一和第二热扫描连续和虚线所示,分别。窗格D:试管的高层视图包含FNR示例解决方案前(上)后(下)DSC测量在右边。25毫米的光散射强度钠磷酸盐缓冲剂(pH值7.4),和FNR样本DSC测量之前和之后在左边。
2002年,Conejero-Lara和他的同事们也解释类似aggregation-related热响应在DSC热分析图[24]。变形Cp曲线的热展开链激酶在温和的酸性或高蛋白质浓度被用来揭示的发生聚合和aggregation-induced不可逆热展开。他们认为,动力控制(即扫描速率依赖)由于缓慢的交流thermally-unfolded可溶性链激酶和骨料阻碍了规范热力学DSC分析。然而,通过拟合的DSC概要文件的模型方程,∆等几个链激酶聚合的热力学参数H和∆∆G从展开国家聚合状态。
同年,雷等。进行DSC研究疾病易感性之间的关系/电阻和稳定性的几个变种的朊蛋白(PrP),这是密切相关的神经退行性疾病包括朊病毒疾病和传染性海绵状脑病[25]。燥热引起的ARQ, disease-susceptible变体之一,是不可逆转的,由于一代纤维聚合后重复DSC扫描(即重复加热和随后的冷却)的循环(图2 b)。第二个DSC up-scan显示没有一个吸热峰放热峰。虽然作者没有详细解释的起源发热过程,形成纤维聚合后第一个放热DSC扫描可能归因于过渡山峰(详情见下文)。因此,DSC热分析图与放热反应可用于识别聚合和/或聚合的存在。
为了检查放热峰的起源,我们进行了DSC测量铁氧还蛋白辅酶ii+还原酶(FNR),这是一个大型的多域酶(~ 35.5 kDa)[11]。FNR第一DSC扫描还显示一个吸热放热反应后DSC热展开高峰,而第二个扫描没有显示的特征峰Cp曲线(图2)。DSC测量后样品溶液是多云,表现出高强度的光散射聚合物的形成(图2 d),暗示的放热模式之间的相关性Cp曲线经过热变性的蛋白质和蛋白质聚合/沉淀。
清晰的DSC Dzwolak披露了对淀粉样蛋白形成和冬季和他们的同事们在2003年和2005年(26、27)。他们明确地表明,淀粉样蛋白形成的胰岛素,导致injection-related淀粉样变,伴随着放热过渡吸热后热的原生折叠无论实验条件的变化(图3)(26、27)。的Cp曲线的胰岛素淀粉样蛋白的形成依赖于扫描速率(即。动力学控制)(图3),温度(图3 b)和蛋白质(图3 c)和酒精浓度(图3 d)。明显的∆H对胰岛素的淀粉样蛋白的形成在不同的温度下从60到75°C和乙醇浓度从0到30% -16 - -57 kJ摩尔1(图3 b)和-70 - -140 kJ摩尔1分别(图3 d)。
图3:胰岛素的DSC扫描在各种实验条件下聚合在pH值为1.9。(A) DSC热分析图的胰岛素以不同的扫描速度(10(实线),20(虚线)和10°C h1(冲虚线))[26]。(B)获得的热量在80(曲线1),75(曲线2),70(曲线3),65(曲线4),60(曲线5),55°C曲线(6)[26]。(C) DSC概要文件获得1(实线),2(虚线)和3%(点划线)扫描速率的20°C h1[26]。(D) DSC曲线0.5 wt %的胰岛素获得在不同乙醇浓度,表示在图中[27]。
会上等。进行了一系列的DSC-based聚合研究使用几个amyloidogenic蛋白质和多肽在2005年和2009年之间(图4)(28-32)。他们调查了两种明显的放热加热:(1)seed-dependentβ淀粉样蛋白的形成2微球蛋白(β2-m)负责dialysis-related淀粉样变(图4)(29岁,32)(2)淀粉样原纤维β2-m和β淀粉样蛋白(Aβ)肽/碎片,导致阿尔茨海默病(图4 b)[28]。
图4:DSC扫描监控热响应的淀粉样纤维性颤动,淀粉样原纤维,聚合状态的转换。窗格:DSC热分析图β2-m淀粉样蛋白的形成在不同扫描速率(20°C h1(曲线1),30°C h1(曲线2),50°C h1(曲线3),70°C h1(曲线4),90°C h1(6)曲线)和0.2毫克毫升1acidic-denaturedβ2-m毫升和0.5毫克1β2-m种子纤维。上平面的黑色曲线表明第二加热后第一次加热到120°C[29]。面板B:示意图说明DSC的痕迹β2-m加热或Aβ第1 - 40()淀粉样原纤维以不同的蛋白质浓度。浓度的增加β2-m或Aβ第1 - 40()所示编号从1到6(见图1(β2-m)和6 (Aβ第1 - 40())的地区等。[28]更多的细节)。窗格C: DSC热分析图的β2-m原纤丝形成的扫描速率为0.5 M氯化钠60°C h1[31]。窗格D: DSC热分析图的HEWL无定形聚合物已经被描绘(参见图5等。[32]更多的细节)。曲线1表示Cp本机HEWL曲线。数曲线2和3中显示的顺序DSC热扫描。(E)热流从球形过渡到管式聚合的diphenylalanine在所需的温度[37]。
淀粉样蛋白形成的复杂的DSC热分析图被解释为反映多个进程(图4)(28-32)。最初的s形的放热效应由于淀粉样原纤维的生长(1圣步骤)随后逐渐减少Cp曲线由于淀粉样原纤维之间的关联(2nd步),这是一个过程动力学控制下基于扫描rate-dependent的放热反应的增加(图4 a和B)。在最低限度Cp值,显著增加Cp(即。吸热反应)对淀粉样原纤维的融化是按顺序检测(3理查德·道金斯一步)。
这种独特的解释是由类似- DSC高峰和动力学控制的DSC热分析图预制β2-m淀粉样原纤维和Aβ肽(图4 b)以及热变性淀粉样原纤维的使用远紫外CD光谱观测[28]。2nd和3理查德·道金斯步骤的DSC热分析图的淀粉样原纤维非常类似于seed-dependent淀粉样蛋白的形成。2nd一步是可逆的,扫描速率的依赖,进而分配1圣一步淀粉样原纤维的形成。此外,发病的融化温度的淀粉样原纤维检测到远紫外CD光谱与最低的温度是相一致的Cp值,这是3的起点理查德·道金斯的一步。
淀粉样蛋白的放热特性形成的1圣一步,吸热融化在3理查德·道金斯步骤是可以理解的。热响应的起源的放热效应观察2nd步骤可能包括特定和瞬态淀粉样原纤维之间的相互作用、脱水[32],水的捕获,减少水的运动[33]。
放热反应DSC概要文件由于α-crystalline淀粉样原纤维的形成被观察到在连续扫描[34]。Guzzi也和他的同事报道β-lactoglobulin放热形成淀粉样蛋白的缺失并不是铜的存在2 +或锌2 +(35、36)。
放热转换已报告之间的不同类型的聚合物37 (31、32)。原纤丝的acid-denaturedβ2-m由搅拌在高浓度的氯化钠(0.5米)被转换为成熟的淀粉样原纤维的下降Cp曲线(即一个放热反应)(图4)(31、32)。类原生结构的非晶态聚合物β2-m中性pH值和母鸡蛋清溶菌酶(HEWL) pH值在2 - 6转化为成熟的淀粉样原纤维,如图所示,放热反应在DSC扫描(图4 d)(30、32)。
孵化的DSC电池在一个固定的温度改变了球形diphenylalanine的组装,这可能被视为非晶聚合物,此消彼长。管状聚集(图4 e)[37]。这种相变也产生明显的负面放热峰孵化时间在几个温度(即在VP-DSC (MicroCal isoscan模式TM莫尔文仪表、英国))。
与放热反应用于组织蛋白质的结构折叠或misfolding-induced聚合,展开或崩溃可能涉及的吸收热量。预制的拆卸淀粉样原纤维显示积极的吸热DSC的山峰(38-40)。的融化淀粉样原纤维形成的氨基端朊病毒Ure2p的领域[38]α-spectrin SH3域的一种变体,N47A(39、40)导致热量的吸收(图5 a - c)。基于明确的过渡山峰,进行了热力学分析。T
米
和∆HUre2p和N47A的热变性淀粉370 ~ 75°C和~ kJ摩尔1~ 75°C - ~ 90°C和~ 100 kJ摩尔1- ~ 130 kJ摩尔1,分别。原细纤维由acid-denaturedβ2-m 0.5 M氯化钠热解聚,如图所示由一个吸热峰(图5 d)(29、31)。
图5:DSC扫描显示蛋白质总量的融化。窗格:DSC热分析图的可溶性和聚合Ure2p 20毫米钠磷酸盐缓冲剂(pH值7.6)包含100毫米氯化钠。样本加热在120°C h1[38]。面板B: N47A变体的DSC曲线SH3域8.3毫克毫升1在100毫米甘氨酸缓冲(pH值3.2)包含100毫米氯化钠。Pre-incubation *所示。过渡的山峰在高温N47A淀粉样原纤维的融化造成的[39]。窗格C:Cp曲线的淀粉样原纤维N47A 5.5毫克毫升1准备在100毫米甘氨酸缓冲与截然不同的扫描率为1个月[40]。窗格D:融化β2-m原纤丝在0.5 M氯化钠形成扫描60°C h1[29]。β2-m浓度是0.2毫克毫升1(曲线1),0.3毫克毫升1(曲线2)和0.5毫克毫升1(曲线3)。需要注意的是,图5 a和B是基于原始文件的复制(38、39)。
与应用程序关联的一些局限性的DSC研究应考虑蛋白质聚合。困难往往与精确地估算相关蛋白质的热力学参数聚合使用DSC因为有恒定温度的波动在聚合,聚合物的稳定性和通路的聚合是依赖于温度。DSC热分析图可以成为不可靠的大噪声和低再现性源于大型蛋白质总量和粘性的降水总量,这可能坚持DSC细胞的表面。因此,动态热响应的解释需要更多的仔细分析和令人信服的证据。
不寻常的热响应的确切机制的蛋白质聚合可以通过更系统地阐明案例研究使用DSC。然而,上述研究结果为我们提供了一个快速定性判断淀粉样原纤维的形成和间隙通过观察正面和负面的DSC山峰,分别超出的定量评估。
ITC, DSC,可用于研究蛋白质的聚合利用搅拌功能和控制在一个恒定的温度滴定法。ITC可能会产生更可靠的和可再生的数据比DSC蛋白聚合,因为连续搅拌分散聚合方案防止沉淀,从而有效地转移反应热量热传感器。我们表明,ITC代表了一个强大的方法研究蛋白质聚合和允许热力学特性的蛋白质聚合。
有限的信息可以在ITC-based考试的蛋白质聚合(41-43)。第一次试验是由kardo和他的同事在2004年,他成功地检测到放热伸长过程中产生的热量β2-m淀粉样原纤维使用VP-ITC (MicroCalTM莫尔文仪表、英国)和热力学特征蛋白质聚合(图6 a和B)[41]。预制β2-m淀粉样原纤维(即种子纤维)在ITC注射器被滴定到acid-denaturedβ2-m单体ITC单一监测细胞的原纤维增长反应(图6)。另外,acid-denaturedβ2-m单体在ITC注射器滴定在ITCβ2-m种子纤维细胞反复观察原纤维增长反应在一个ITC实验中,因为个人注射诱导原纤维伸长。的∆H获得的价值在37°C 124 kJ摩尔1随温度而变的方式多样。的∆Cp推导了价值β2-m须根生长∆对温度的依赖关系H(图6 b)。的∆G和∆年代淀粉样原纤维也被估计为-43.9 kJ摩尔1和80 kJ摩尔1在37°C,分别基于残余单体在两国之间的平衡单体纤维和关系,∆G=∆H- - - - - -T∆年代= -RTlnK,在哪里R和K分别是气体常数和平衡常数。负∆H和积极的∆年代淀粉样蛋白形成的驱动力在37°C。
图6:观察和热与温度有关的∆H发展的淀粉样原纤维使用ITC。窗格:ITC温谱图记录下注入种子的最终浓度μg 15毫升1在ITC注射器在0.1毫克毫升β2m单体的溶液1在ITC细胞37°C (1号线)。重叠的细线显示一系列的参考测量作为缓冲缓冲区(第2行),缓冲单体(3号线),种子缓冲溶液(4号线)[41]。面板B:每个∆H(黑色球体)β2m须根扩展是绘制作为温度的函数。黑线表示最适合曲线与一条直线[41]。窗格C: ITC温谱图的示意图表示胰高糖素的生长的淀粉样原纤维硫酸缓冲区中含有盐酸10毫米和1毫米Na2哌嗪,通过增加温度从17°C到45°C Jeppesen(请参见图1等。[42]更多的细节)。Δ窗格D:温度的依赖关系H以三个不同的缓冲区(5毫米HCl溶液包含150毫米氯化钠(实线),50 mM甘氨酸缓冲(pH值2.5)包含硫酸1毫米(虚线)和50毫米甘氨酸缓冲(pH值2.5)(虚线))示意图(见图1所示b Jeppesen等。[42]更多的细节)。
Jeppesen和他的同事们还观察到纤维的热伸长的反应由胰高糖素形成的肽激素,使用相同的ITC方法(图6 c)[42]。他们获得∆H和∆Cp值胰高糖素原纤维增长,显示胰高糖素的多态特性颤动的不同的热力学反应(即符号和大小)∆H和∆Cp根据溶剂条件(即类型的盐),显示除了热力学ITC调查的另一个有用的应用程序(图6 d)[42]。
Ikenoue和李与同事最近成功的实时监控的自发的淀粉样蛋白的合成和非晶聚合热β2-m通过其独特的使用VP-ITC (MicroCalTM莫尔文仪表、英国)(图7)[44]。他们报告说,calorimetry-based热力学特性的蛋白质聚合与精密度和准确度是可能的,和特征不同的本地折叠构象州和misfolding-induced聚合β2-m状态。
图7:监控的自发的淀粉样蛋白的生成热β2m使用ITC和其他方法[44]。窗格:美国国际贸易委员会的痕迹β2-m毫升(1.1毫克1)在pH值2.5和37°C(上半部分)。β2-m构象州在美国国际贸易委员会的一个孵化细胞检查使用AFM图像和thioflavin T(阻)荧光强度(中间面板)和远紫外CD光谱(下图)在四个时间点(0 h, h ~ 3.5 ~ 5.5 h, h和~ 12)。插图的分子物种β2m基于AFM,年中荧光,上图所示的AFM图像和CD:单体(蓝色曲线),prefibrillar骨料(红色曲线)和淀粉样原纤维(红色矩形)。CD光谱在每个时间点红色固体曲线所示。作为对比,单体的光谱和成熟纤维(红色虚线曲线)黑色和红色虚线所示曲线,分别。面板B:随温度而变的∆H为非晶聚合(蓝圈),自发的(红色三角形)和seed-dependent颤动(黑色方块),和折叠(黑眼圈)(左)所示。∆的差异H在不同的构象州60°C与动画(右)所示。
氯化钠在ITC注射器逐渐滴定acid-denaturedβ2-m单体在ITC细胞到达最后一个100毫米的浓度。在氯化钠浓度逐渐增加ITC细胞减少β2-m单体的溶解性,改变了过度饱和的亚稳定性,产生了滞后时间。大放热加热后紧接着滞后时间盐滴定法(图7 a,上半部分)。放热颤热量可以分开大吸热峰的稀释热盐注入由于滞后时间。这个大放热加热可归因于淀粉样原纤维的形成,所支持的数据从其他方法包括thioflavin T化验,远紫外CD光谱,原子力显微镜(图7 a,中下游面板)。
连续搅拌是一种有效的搅拌发布β2-m单体从kinetically-trapped过饱和的亚稳定性β2-m过饱和状态,从而使有效核淀粉样蛋白的形成。ΔH在37°C大约是-80 kJ摩尔1。Δ的大小H减少和降低温度,观察β2-m原纤维增长,ΔCp也从Δ的斜率估计H暗算温度(图7 b,左)。
反滴定法已经完成评估β2-m的热力学非晶聚合在高浓度的氯化钠。单体β2-m解决方案在ITC注射器注入ITC细胞含有1.0 M氯化钠。观察反应热量没有一个明显的滞后时间由于过度饱和的亚稳定性低,和非晶聚合反应后被证实使用几种方法。ΔH在37°C大约是-40 kJ摩尔1和ΔCp也获得Δ线性依赖于温度的吗H(图7 b,左)。ΔG和Δ年代在相同的方式获得seed-dependent淀粉样纤维性颤动。
基于热力学参数得到ITC,我们也能够描述β2m的宏观构象州不同的构象,即本地折叠状态,淀粉样纤维状态,和无定形的聚集状态(图7 b,左)不服从其他技术。DCp展开β2-m转换的三种构象状态都是类似的(~ -3.5 kJ摩尔1K1- ~ -5.5 kJ摩尔1K1),它提出了一个类似埋访问表面积之间β2-m折叠和聚集。因此,ΔHβ2-m折叠和聚集是归因于内部相互作用的差异。
∆的大小的顺序H60°C:本机折叠(~ -300 kJ摩尔1)>淀粉样原纤维(~ -200 kJ摩尔1)>非晶聚合物(~ -120 kJ摩尔1)(图7 b),这表明本机的内部包装β2-m优化得到的侧链相互作用高于折叠β2-m骨料主要由主链的相互作用形成的。高度有序的淀粉样原纤维与内部氢键网络比非晶聚合物更紧密的国家,没有特定的内部交互。
蛋白质错误折叠和聚集的各种研究领域的核心问题。强大的量热方法已经应用于揭示出其潜在的机制和热力学性质的蛋白质错误折叠和聚集。通过DSC和ITC的优点最大化,更多信息的热力学行为异常聚合有望获得。尽管蛋白质错误折叠的热力学聚合尚未完全阐明,更多的案例研究将有助于建立疾病相关蛋白质的热力学聚合物与蛋白质折叠的热力学。
除了详细的定性和定量评估的热力学蛋白质聚合热本身是一个简单,快速判断指标的形成和类型聚合物通过观察反应的符号和大小的热温谱图。这些属性的热聚合反应(以及符号和大小形状和模式热法)也将适用于动力学和蛋白质聚集抑制剂的发展。
我们感谢Yuji Goto(日本大阪大学)教授和副教授Jozsef kardo (Eötvö年代罗拉́nd大学,匈牙利)为他们的评论量热研究。我们感谢Natalia Markova博士(英国莫尔文仪器)的批判阅读手稿。我们还要感谢女士雅子Hirose和佐藤女士Waki(莫尔文仪器、日本)的支持我们的量热研究。
1 Fersht, a . r . Daggett,诉(2002)蛋白质折叠和展开在原子分辨率。单元108,573 - 582
2 Daggett诉Fersht, a(2003)目前对蛋白质折叠机制的看法。Nat牧师摩尔细胞生物4,497 - 502
3鲍德温,r . l .(2007)蛋白质折叠的能量。J杂志371,283 - 301
4 Nickson, a . a和克拉克,j .(2010)能得出什么教训从研究同源蛋白质的折叠?方法52,38-50
5 Jelesarov h . r ., i和博斯哈德(1999)等温滴定量热法和差示扫描量热法研究生物分子识别的能量补充工具。3-18 J摩尔Recognit 12日
6莱维特,s和Freire,大肠(2001)直接测量的蛋白质绑定能量通过等温滴定量热法。当今结构生物学观点》11日560 - 566
7 Markova:哈伦,d .(2004)的发展连续等温滴定热量平衡方法研究。肛交331,77 - 88
8委拉斯开兹Campoy, a和Freire,大肠(2005)ITC后基因时代……?无价的。115年Biophys化学,115 - 124
9 Privalov, p . l .(2009)微量热法的蛋白质及其复合物。方法490年杂志,1-39
10 Ladbury, j . e .(2010)量热法作为一种工具来理解生物分子相互作用和药物设计的援助。Soc反式38,888 - 893
11个李,y . H。Ikegami, T。史坦利,d . M。樱井,K。哈泽,t . Goto, y(2011)绑定ferredoxin-NADP的能量+与铁氧还蛋白还原酶及其与功能的关系。Chembiochem 12, 2062 - 2070
12个力量,e . T。森本晃司,r . I。迪林,。凯利j·w·巴尔奇,w·e·(2009)生物和化学方法的疾病proteostasis缺乏症。为78,959 - 991
13 Lee黄懿慧Goto, y(2012)动能中间体的淀粉样纤维性颤动了氢与核磁共振交换方法。Biochim Biophys学报1824年,1307 - 1323
14诺尔斯,t . P。Vendruscolo, m·多布森,c . m(2014)淀粉样状态及其与蛋白质错误折叠的疾病。Nat牧师摩尔细胞杂志384 - 396
15 Yoshimura, Y。林,Y。八木天线,H。李,y . H。Kitayama, H。樱井,K。,所以,M。奥吉,H。Naiki, h . Goto, y(2012)区分晶莹淀粉样原纤维和玻璃状的非晶态聚合物形成动力学。《美国国家科学院刊年代109年,14446 - 14451
16林,Y。李,y . H。Yoshimura, Y。八木天线,H。和Goto, Y. (2014) Solubility and supersaturation-dependent protein misfolding revealed by ultrasonication. Langmuir 30, 1845-1854
17,H。李,y . H。kardo可以,J。林,Y。八木天线,h . Goto, y (2014) Supersaturation-limited淀粉样纤维性颤动的胰岛素通过声波降解法。289年J临床生物化学,18228 - 18238
18林,Y。kardo可以,J。Imai, M。Ikenoue, T。木下光男,M。Sugiki, T。Ishimori, K。y, y和李Goto h(2016)非晶聚合的细胞色素c与固有的低Amyloidogenicity特点是过度饱和的亚稳定性和相图。朗缪尔32岁,2010 - 2022
19 Privalov p·l·德拉甘和人工智能(2007)微量热法的生物大分子。Biophys化学126 - 24
20 Privalov, p . l .(2007)反思微量热法的起源的生物聚合物。126年Biophys化学,13 - 15
21 Iida, T。Nishimura S。Mochizuki, M。中山教授,S。Ohkubo, T。Urade, Y。乾佑哉,田中,a和t(2008)热演变机制lipocalin-type前列腺素D合酶。275年2月J, 233 - 241
舍恩曾22 a Freire,大肠(2016)三个简单的部分。Biochim Biophys学报1860年,975 - 980
23 Litvinovich s V。、啤酒、美国。、Aota年代。秋山,美国K。Haudenschild, c和英k . c(1998)形成amyloid-like self-association纤维的部分展开纤连蛋白类型III模块。J杂志280,245 - 258
24 Azuaga,我。多布森,c . M。马特奥,p . l . Conejero-Lara, f(2002)展开和聚合在溶栓酶的热变性。欧元269,4121 - 4133
25雷,H。Choiset, Y。Eghiaian F。Treguer E。Mentre, P。Debey, P。,j .和Haertle Grosclaude t (2002) Amyloidogenic展开中间体区分绵羊朊蛋白变体。J杂志322,799 - 814
26 Dzwolak, W。Ravindra, R。Lendermann j .和冬季,r(2003)聚合的牛胰岛素对DSC / PPC量热法和红外光谱。生物化学42岁,11347 - 11355
27 Dzwolak, W。、Grudzielanek年代。Smirnovas, V。Ravindra, R。Nicolini C。詹森,R。Loksztejn,。,Porowski, s和冬天,r (2005) Ethanol-perturbed amyloidogenic自组装的胰岛素:寻找淀粉样病毒的起源。生物化学44岁,8948 - 8958
28会上,K。、Naiki h . Goto, y(2005)活动控制着beta2-microglobulin淀粉样原纤维的热响应。J杂志352,700 - 711
29已经告别,K。Naiki, h . Goto, y(2006)放热效应观察加热后beta2-microglobulin单体的淀粉样种子。生物化学45岁,8760 - 8769
30会上,K。八木天线,H。Naiki, h . Goto, y(2007)燥热引起β2微球蛋白转化和母鸡蛋清溶菌酶淀粉样原纤维。J杂志372,981 - 991
31个地区,K。八木天线,H。、Naiki h . Goto, y (2007) Heat-triggered beta2-microglobulin原纤丝转化为成熟的淀粉样原纤维。生物化学46岁,3286 - 3293
32会上,K。八木天线,H。、Naiki h . Goto, y(2009)热响应beta2-microglobulin放热的影响淀粉样原纤维和纤维性颤动。J杂志389,584 - 594
33贝里奎斯特,S。威廉姆斯,m。O ' brien, r . Ladbury, j . e .(2004)热容的影响水分子和离子protein-DNA接口。J杂志336,829 - 842
34 Attanasio, F。Cataldo年代。费斯切拉,S。、Nicoletti年代。、Nicoletti诉G。,Pignataro B。,a, Rizzarelli Savarino大肠(2009)保护作用的L -和D-carnosine alpha-crystallin淀粉样原纤维形成:对白内障疾病的影响。生物化学48岁,6522 - 6531
35 Stirpe, A。,Rizzuti B。Pantusa, M。Bartucci, R。,l和Guzzi Sportelli r(2008)热诱导变性和聚合BLG-A:影响铜(2 +)和锌(2 +)金属离子。欧元Biophys J 37岁,1351 - 1360
36 Guzzi, R。,Rizzuti B。Labate C。,Zappone b和德圣m p(2015)铁离子在高温抑制beta-Lactoglobulin的淀粉样纤维性颤动。《16,1794 - 1801
37莱文,A。梅森,t . O。Adler-Abramovich, L。过活,a K。Meisl, G。Galvagnion C。布拉姆,Y。斯特拉特福德,美国。多布森,c . M。诺尔斯,t . P。et al。(2014)奥斯特瓦尔德的统治阶段控制结构转换和形态学的二肽超分子聚合物。Nat Commun 5219
38 Baxa, U。,罗斯,p D。Wickner, r·b·史蒂文,a . c(2004)氨基朊病毒Ure2p转换从一个领域展现一个耐热构象在灯丝的形成。J杂志339,259 - 264
39莫雷尔,B。,美国和Conejero-Lara·卡萨雷斯f(2006)单一突变诱发的淀粉样蛋白聚合alpha-spectrin SH3域:原纤维形成的早期阶段的分析。J杂志356,453 - 468
40莫雷尔,B。万利拉,l . Conejero-Lara, f(2010)的热力学稳定性差示扫描量热法研究的淀粉样原纤维。J理论物理化学114 B, 4010 - 4019
41 kardo, J。山本,K。长谷川,K。、Naiki h . Goto, y(2004)淀粉样蛋白形成的热力学参数的直接测量等温滴定量热法。279年J临床生物化学,55308 - 55314
42 Jeppesen, m D。嗯,K。尼森,P。,p和Otzen Westh d . e .(2010)的热力学分析纤维多态性。149年Biophys化学40-46
43 Ikenoue, T。李,y . H。kardo可以,J。saki, M。八木天线,H。,Kawata y Goto, y(2014)寒冷的α-突触核蛋白的变性淀粉样原纤维。Angew化学Int Ed英格兰53,7799 - 7804
44 Ikenoue, T。李,y . H。kardo可以,J。八木天线,H。Ikegami, T。、Naiki h . Goto, y (2014) supersaturation-limited淀粉样热破裂直接由等温滴定监控量热法。《美国国家科学院刊年代111年,6654 - 6659
