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Jul 13, 2023

Neurodegenerazione molecolare, volume 18, numero articolo: 38 (2023) Citare questo articolo

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Il genotipo dell'apolipoproteina E (ApoE) ε4 è il fattore di rischio più diffuso per la malattia di Alzheimer (AD) a esordio tardivo. Sebbene ApoE4 differisca dalla sua isoforma non patologica ApoE3 solo per la mutazione C112R, il meccanismo molecolare della sua proteopatia è sconosciuto.

Qui, riveliamo il meccanismo molecolare dell'aggregazione di ApoE4 utilizzando una combinazione di tecniche sperimentali e computazionali, tra cui cristallografia a raggi X, mutagenesi sito-diretta, spettrometria di massa di idrogeno-deuterio (HDX-MS), diffusione statica della luce e simulazioni di dinamica molecolare. Il trattamento degli organoidi cerebrali ApoE ε3/ε3 e ε4/ε4 con tramiprosato è stato utilizzato per confrontare l'effetto del tramiprosato sull'aggregazione di ApoE4 a livello cellulare.

Abbiamo scoperto che la sostituzione C112R in ApoE4 induce cambiamenti conformazionali a lunga distanza (> 15 Å) che portano alla formazione di un'unità dimerica a forma di V che è geometricamente diversa e più incline all'aggregazione rispetto alla struttura di ApoE3. Il tramiprosato candidato al farmaco AD e il suo metabolita acido 3-solfopropanoico inducono un comportamento conformazionale simile a ApoE3 in ApoE4 e riducono la sua propensione all'aggregazione. L'analisi degli organoidi cerebrali ApoE ε4/ε4 trattati con tramiprosato ha rivelato il suo effetto sugli esteri del colesterolo, i prodotti di stoccaggio del colesterolo in eccesso.

I nostri risultati collegano la struttura dell’ApoE4 con la sua propensione all’aggregazione, fornendo un nuovo bersaglio farmacologicamente efficace per la neurodegenerazione e l’invecchiamento.

Vedere i propri cari perdere la capacità di ricordare i propri ricordi è devastante. Tuttavia, questa è la realtà della vita per le famiglie di un numero crescente di persone affette da malattia di Alzheimer (AD) [1]. Attualmente, più di 55 milioni di persone vivono con demenza in tutto il mondo e ogni anno vengono diagnosticati quasi 10 milioni di nuovi casi [2, 3]. Nonostante i considerevoli finanziamenti per lo sviluppo di farmaci per l’AD [4], attualmente non esistono terapie modificanti la malattia e numerosi studi clinici non sono riusciti a dimostrare alcun beneficio [5, 6]. C’è un urgente bisogno di migliorare la nostra comprensione delle basi molecolari di questa malattia devastante e di fornire obiettivi terapeutici validati.

La maggior parte dei farmaci candidati negli studi clinici in corso mirano a due caratteristiche patologiche dell'AD: (i) grovigli neurofibrillari costituiti da proteina tau iperfosforilata e (ii) placche amiloidi costituite da peptidi Aβ [7, 8]. Uno di questi candidati per il trattamento dell’AD è ALZ-801, un profarmaco del tramiprosato [9]. È stato riportato che il tramiprosato somministrato per via orale inibisce l’aggregazione dell’Aβ-amiloide modulando la sua flessibilità conformazionale [10, 11]. ALZ-801 e tramiprosato vengono metabolizzati nell'acido 3-solfopropanoico (SPA), una molecola endogena del cervello umano con attività biologica simile al tramiprosato [12]. Nonostante il grande potenziale del tramiprosato nel modificare la progressione dell’AD, è stato osservato un effetto clinico positivo solo negli omozigoti per l’apolipoproteina E4 (ApoE4 ε4/ε4), un fattore di rischio genetico ben consolidato e di lunga data per l’AD [13,14, 15,16,17,18].

L’ApoE umana è un componente proteico di 299 residui delle particelle lipoproteiche [19] e un regolatore chiave dell’aggregazione e della clearance dell’Aβ [20, 21]. Le tre isoforme polimorfiche di ApoE, cioè ApoE2, ApoE3 e ApoE4, differiscono nella composizione aminoacidica nelle posizioni 112 e 158 [22]. Rispetto all’isoforma ApoE2 meno frequente (C112/C158), l’isoforma ApoE3 più comune differisce per una singola mutazione (C112/R158), mentre l’ApoE4 associata all’AD contiene due mutazioni (R112/R158) [23]. Recentemente, è stato proposto che ApoE4 potrebbe essere un nuovo bersaglio farmacologico per il trattamento dell'AD [24, 25]. Sono stati proposti vari approcci terapeutici per ridurre la tossicità di ApoE4 o modificare la sua attività fisiologica, tra cui l'immunoterapia, gli oligonucleotidi antisenso e i correttori di piccole molecole [26,27,28,29].

 80) and SPA (153 > 81). The SRM peaks were integrated using Agilent MassHunter Quantitative Data Analysis (Santa Clara, CA). Relative response factor calculated to perform the quantification of tramiprosate and SPA. Metabolite concentration further normalized to total protein content./p> 5) y ions with a reproducible signal (on average, %CV < 15%, n = 2) were selected for the relative protein quantification (Supplementary Table 5). The average value of the two technical replicates was used for further normalization. Relative concentrations determined using quantifier transition of standard (ST) and light peptide peak area (light peptide peak area/ST peptide peak area*ST peptide concentration) were normalized to the GAPDH levels. The final values (Supplementary data: Expression levels of proteins) in tramiprosate-treated organoids were related to the corresponding non-treated organoids (ApoE ε3/ε3 and ApoE ε4/ε4) in each batch (Supplementary data: Protein levels normal. to NTR) to see the effect of tramiprosate relatively to organoids without the treatment./p>

3.0.CO;2-B" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291096-987X%28199906%2920%3A8%3C786%3A%3AAID-JCC5%3E3.0.CO%3B2-B" aria-label="Article reference 61" data-doi="10.1002/(SICI)1096-987X(199906)20:83.0.CO;2-B"Article CAS PubMed Google Scholar /p>

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