ヒトアミリンによるアミロイド形成に対する連続プロリン置換の効果

胞体アミロイドポリペプチド（IAPP）としても知られるアミリンは、II型糖尿病患者の膵臓に見られるフィブリル堆積物の主要なタンパク質成分です。アミリンの中央領域、残基20-29は、アミロイド形成の重要な決定的なものとして関与しています。どの位置がアミロイド形成に最も重要であるかを確立するために、20-29フラグメントの野生型配列と10のバリアントのセットが合成され、プロリンが各位置に配置されました。プロリンは、アミロイドに見られる拡張されたクロスベータ構造においてエネルギー的に好ましくありません。特定の位置がアミロイド形成に重要である場合、プロリンによる置換はアミロイド形成を阻害するはずです。任意の位置でのプロリン置換は、凝集とアミロイド形成を阻害しました。ASN22、Gly24、および残基26-28の置換が最大の効果をもたらしました。フーリエ変換赤外線（FTIR）分光法は、これらのペプチドに二次構造がほとんど示されず、透過型電子顕微鏡（TEM）は主にアモルファス材料を示しました。ペプチドは野生型配列よりもはるかに溶けやすく、コンゴの赤染色では複屈折は観察されませんでした。N（残基20および21）およびC末端でのプロリン置換は、効果が最も少ないことを示しました。これらのペプチドは、かなりの量のベータシート構造である古典的なフィブリルの形態を示し、コンゴレッドで染色すると緑色の複屈折を示しました。結果は、残基22、24、および26-28がアミリンによるアミロイドの形成に重要な役割を果たすことを示しています。位置23と25も重要であるように見えますが、位置22、24、および26-28よりも重要ではない場合があります。

Amylin, also known as islet amyloid polypeptide (IAPP), is the major protein component of the fibril deposits found in the pancreas of individuals with type II diabetes. The central region of amylin, residues 20-29, has been implicated as a key determinate of amyloid formation. To establish which positions are most important for amyloid formation, the wild-type sequence of the 20-29 fragment and a set of 10 variants have been synthesized in which a proline was placed at each position. Proline is energetically unfavorable in the extended cross-beta structure found in amyloid. If a particular position is critical for amyloid formation, then substitution with a proline should inhibit amyloid formation. A proline substitution at any position inhibited aggregation and amyloid formation. Substitution of Asn22, Gly24, and residues 26-28 had the largest effect. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy showed little secondary structure in these peptides, and transmission electron microscopy (TEM) showed mostly amorphous material. The peptides were much more soluble than the wild-type sequence, and no birefringence was observed with Congo Red staining. Proline substitutions at the N (residues 20 and 21) and C termini showed the least effect. These peptides showed the classic fibril morphology, a significant amount of beta-sheet structure, and exhibited green birefringence when stained with Congo Red. The results indicate that residues 22, 24, and 26-28 play a key role in formation of amyloid by amylin. Positions 23 and 25 also appear to be important, but may be less critical than positions 22, 24, and 26-28.