Protofilaments, filaments, ribbons, and fibrils from peptidomimetic self-assembly: Implications for amyloid fibril formation and materials science

Journal of the American Chemical Society

Volumn 122, Issue 22, 2000, Pages 5262-5277

  Lashuel, Hilal A ^a   LaBrenz, Steven R ^a   Woo, Linda ^a   Serpell, Louise C ^b   Kelly, Jeffery W ^a  

^a SCRIPPS RESEARCH INSTITUTE   (United States)

^b MRC LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMYLOID;

ARTICLE; MATERIALS; MATERIALS TESTING; MOLECULAR INTERACTION; PEPTIDE SYNTHESIS; PROTEIN ASSEMBLY; PROTEIN QUATERNARY STRUCTURE;

EID: 0034616839     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9937831     Document Type: Article

References (96)

1. (a) Aggeli, A.; Bell, M.; Boden, N.; Keen, J. N.; Knowles, P. F.; Mcleish, T. C. B.; Pitkeathly, M.; Radford, S. E. Nature 1997, 386, 259-262.
2. b) Aggeli, A.; Bell, M.; Boden, N.; Keen, J. N.; Mcleish, T. C. B.; Nyrkova, I.; Redford, S. E.; Semenov, A. J. Mater. Chem. 1997, 7, 1135-1145.
3. Petka, W. A.; Hardin, J. L.; McGrath, K. P.; Wirtz, D.; Tirrell, D. A. Science 1998, 281, 389-392.
4. Yamada, N.; Katsuhiko, A.; Naito, M.; Matsubara, K.; Koyama, E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12192-12199.
5. Janek, K.; Behlke, J.; Zipper, J.; Fabian, H.; Georgalis, Y.; Beyemmann, M.; Bienert, M.; Krause, E. Biochemistry 1999, 38, 8246-8252.
6. Shen, C. L.; Murphy, R. M. Biophys. J. 1995, 69, 640-651.
7. Sorgehan, B.; Kosmoski, J.; Glabe, C. J. Biol. Chem. 1994, 269, 28551-28554.
8. Koo, E. H.; Lansbury, P. T., Jr.; Kelly, J. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 9989-9990.
9. Zhang, S.; Holmes, T.; Lockshin, C.; Rich, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 3334-3338.
10. Burkoth, T. S.; Benzinger, T. L. S.; Jones, D. N. M.; Hallenga, K.; Meredith, S. C.; Lynn, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7655-7656.
11. Benzinger, T. L.; Gregory, D. M.; Burkoth, T. S.; Miller-Auer, H.; Lynn, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 13407-13412.
12. Selkoe, D. J. J. Biol. Chem. 1996, 271, 18295-18298.
13. Selkoe, D. J. Annu. Rev. Cell. Biol. 1994, 10, 373-403.
14. Hardy, J.; Allsop, D. Trends Pharmacol. Sci. 1991, 12, 383-388.
15. Hardy, J. A.; Higgins, G. Science 1992, 256, 184-185.
16. Jacobson, D. R.; Buxbaum, J. N. Adv. Hum. Genet. 1991, 20, 69-123.
17. Jacobson, D. R.; Pastore, R. D.; Yaghoubian, R.; Kane, I.; Gallo, G.; Buck, F. S.; Buxbaum, J. N. N. Engl. J. Med. 1997, 336, 466-73.
18. Howlett, D. R.; Jennings, K. H.; Lee, D. C.; Clark, M. S. G.; Brown, F.; Wetzel, R.; Wood, S. J.; Camilleri, P.; Roberts, G. W. Neurodegeneration 1995, 4, 23-32.
19. Burdick, D.; Kosmoski, J.; Knauer, M. F.; Glabe, C. G. Brain Res. 1997, 746, 275-284.
20. Pike, C. J.; Walencewicz-Wasserman, A. J.; Kosmoski, J.; Cribbs, H. D.; Glabe, C. G.; Cotman, C. W. J. Neurochem. 1995, 64, 253-265.
21. Harper, J. D.; Wong, S. S.; Lieber, C. M.; Lansbury, P. T., Jr. Chem. Biol. 1997, 4, 119-125.
22. Lashuel, H. A.; Lai, Z.; Kelly, J. W. Biochemistry 1998, 37, 17851-17864.
23. Snyder, S. W.; Ladror, U. S.; Wade, W. S.; Wang, G. T.; Barrett, L. W.; Matayoshi, E. D.; Huffaker, H. J.; Krafft, G. A.; Holzman, T. F. Biophys. J. 1994, 67, 1216-1228.
24. Giordano, T.; Pan, J. B.; Monteggia, L. M.; Holzman, T. F.; Snyder, S. W.; Kraft, G. A.; Ghanbari, H.; Kowall, N. W. Exp. Neurol. 1994, 125, 175-182.
25. Kelly, J. W. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 101-106.
26. Stine, W. B.; Snyder, S. W.; Ladror, U. S.; Wade, W. S.; Miller, M. F.; Perun, T. J.; Holzman, T. F.; Krafft, G. A. J. Protein Chem. 1996, 15, 193-203.
27. Shen, C. L.; Fitzgerald, M. C.; Murphy, R. M. Biophys. J. 1995, 67, 1238-1246.
28. Lomakin, A.; Chung, D. S.; Benedek, G. B.; Kirschner, D. A.; Teplow, D. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 1125-1129.
29. Walsh, D. M.; Lomakin, A.; Benedek, G. B.; Condron, M. M.; Teplow, D. B. J. Biol. Chem. 1997, 272, 22364-22372.
30. Barrow, C. J.; Yasuda, A.; Kenny, P. T. M.; Zagorski, M. G. J. Mol. Biol. 1992, 225, 1075-1093.
31. Caughey, B.; Kocisko, D. A.; Raymond, G. J.; Lansbury, P. T., Jr. Chem. Biol. 1995, 2, 807-817.
32. Sunde, M.; Serpell, L. C.; Bartlam, M.; Fraser, P. E.; Pepys, M. B.; Blake, C. C. F. J. Mol. Biol. 1997, 273, 729-739.
33. Sunde, M.; Blake, C. C. F. Q. Rev. Biophys. 1998, 31, 1-39.
34. Jimenez, J. L.; Guijarro, J. I.; Orlova, E.; Zurdo, J.; Dobson, C. M.; Sunde, M.; Sailbil, H. R. EMBO. J. 1999, 18, 815-821.
35. Cohen, A. S.; Shirahama, T.; Skinner, M. In Electron Microscopy of Amyloid; Cohen, A. S., Shirahama, T., Skinner, M., Eds.; Academic Press: London, 1982; Vol. 3, pp 165-205.
36. Serpell, L. C.; Sunde, M.; Fraser, P. E.; Luther, P. K.; Morris, E. P.; Sangren, O.; Lundgren, E.; Blake, C. C. F. J. Mol. Biol. 1995, 254, 113-118.
37. Blake, C. C. F.; Serpell, L. C. Structure 1996, 4, 989-998.
38. Harper, J. D.; Wong, S. S.; Lieber, C. M.; Lansbury, P. T., Jr. Biochemistry 1999, 38, 8972-8980.
39. Maggio, J. E.; Mantyh, P. W. Brain Pathol. 1996, 6, 147-162.
40. Malinchik, S. B.; Inouye, H.; Szumowski, K. E.; kirschner, D. A. Biophys. J. 1998, 74, 537-545.
41. Blake, C. C. F.; Serpell, L. C.; Sunde, M.; Sandgren, O.; Lundgren, E. In A Molecular Model of The Amyloid Fibril; Blake, C. C. F., Serpell, L. C., Sunde, M., Sandgren, O., Lundgren, E., Eds.; John Wiley and Sons: Chichester, 1996; Ciba Symposium No. 199, pp 6-21.
42. Kirschner, D. A.; Abraham, C.; Selkoe, D. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 503-507.
43. Bauer, H. H.; Aebi, U.; Haener, M.; Hermann, R.; Mueller, M.; Arvinte, T.; Merkle, H. P. J. Struct. Biol. 1995, 115, 1-15.
44. Arvinte, T.; Cudd, A.; Drake, A. F. J. Biol. Chem. 1993, 268, 6415-6422.
45. LaBrenz, S. R.; Kelly, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 1655-6.
46. Minor, D. J.; Kim, P. S. Nature 1994, 367, 660-663.
47. Schwartz, E. B.; Knobler, C. B.; Cram, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10775-10784.
48. Wirth, H. O.; Waese, G.; Kern, W. Makromol. Chem. 1965, 86, p139.
49. Heck, R. F. Palladium Reagents in Organic Syntheses; Academic Press: London, U.K. 1985.
50. Ziegler, C. B., Jr.; Heck, R. F. J. Org. Chem. 1978, 43, 2941-2946.
51. Hartung, W. H.; Simonoff, R. Organic Reactions; John Wiley and Sons: New York, 1953; Vol. VII.
52. Chitnumsub, P.; Fiori, W. R.; Lashuel, H.; Diaz, H.; Kelly, J. W. Bioorg. Med. Chem., 1999, 7, 39-59.
53. DeGrado, W. F.; Kaiser, E. T. J. Org. Chem. 1980, 45, 1295-1300.
54. DeGrado, W. F.; Kaiser, E. T. J. Org. Chem. 1982, 47, 3258-3261.
55. Lansbury, P. T., Jr.; Hendrix, J. C.; Coffman, A. I. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 4915.
56. Hendrix, J. C.; Jarrett, J. T.; Anisfeld, S. T.; Lansbury, P. T., Jr. J. Org. Chem 1992, 57, 3414-3420.
57. Kaiser, E. T.; Mihara, H.; Laforet, G. A.; Kelly, J. W.; Walters, L.; Findeis, M. A.; Sasaki, T. Science 1989, 243, 187-192.
58. Lobl, T. J.; Maggiora, L. L. J. Org. Chem. 1988, 53, 1979-1982.
59. Kisfaludy, L.; Low, M.; Nyeki, O.; Szirtes, T.; Schoen, I. Liebigs Ann. Chem. 1973, 1421-1429.
60. Pallenberg, A. J. Tetrahedron. Lett. 1992, 33, 7693-7696.
61. Eanes, E. D.; Glenner, G. G. J. Histochem. Cytochem. 1968, 16, 673-677.
62. Inouye, H.; Fraser, P. E.; Kirschner, D. A. Biophys. J. 1993, 64, 502-519.
63. Harper, J. D.; Wong, S. S.; Lieber, C. M.; Lansbury, P. T., Jr. Chem. Biol. 1997, 4, 119-125.
64. Colon, W.; Kelly, J. W. Biochemistry 1992, 31, 8654-8660.
65. Booth, D. R.; Sunde, M.; Bellotti, V.; Robinson, C. V.; Hutchinson, W. L.; Fraser, P. E.; Hawkins, P. N.; Dobson, C. M.; Radford, S. E.; Blake, C. C. F.; Pepys, M. B. Nature 1997, 385, 787-793.
66. Wetzel, R. Cell 1996, 86, 699-702.
67. Hurle, M. R.; Helms, L. R.; Li, L.; Chan, W.; Wetzel, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 5446-5450.
68. Jarrett, J.; Lansbury, P. T., Jr. Cell 1993, 73, 1055-1058.
69. Kelly, J. W. Curr. Opin. Struct. Biol. 1996, 6, 11-17.
70. Kelly, J. W. Structure 1997, 5, 595-600.
71. Selkoe, D. J. Science 1997, 275, 630-631.
72. Lansbury, P. T., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 3342-3344.
73. Patino, M. M.; Liu, J. J.; Glover, J. R.; Lindquist, S. Science 1996, 273, 622-626.
74. Lambert, M. P.; Barlow, A. K.; Chromy, B. A.; Edwards, C.; Freed, R.; Liosatos, M.; Morgan, T. E.; Rozovsky, I.; Trommer, B.; Viola, K. L.; Wals, P.; Zhang, C.; Finch, C. E.; Krafft, G. A.; Klein, W. L. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 6448-6453.
75. Lansbury, P. T., Jr.; Costa, P. R.; Griffiths, J. M.; Simon, E. J.; Auger, M.; Halverson, K. J.; Kocisko, D. A.; Hendsch, Z. S.; Ashburn, T. T.; Spencer, R. G. S.; Tidor, B.; Griffin, R. G. Nat. Struct. Biol. 1995, 2, 990-998.
76. Goldsbury, C. S.; Cooper, G. J.; Goldie, K. N.; Muller, S. A.; Saafi, E. L.; Gruijters, W. T.; Misur, M. P.; Engel, A.; Aebi, U.; Kistler, J. J. Struct. Biol. 1997, 119, 17-27.
77. Glichrist, P. J.; Bradshaw, J. P. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1182, 111-114.
78. Choo, D. W.; Schneider, J. P.; Graciani, N. R.; Kelly, J. W. Macromolecules 1996, 29, 355-366.
79. Kelly, M. M.; Pysh, E. S.; Bonora, G. M.; Toniolo, C. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 3264-3266.
80. Perczel, A. K.; Fasman, G. D. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1992, 13, 57-69.
81. Barbas, C. F., III; Heine, A.; Zhong, G.; Hoffman, T.; Gramatikova, S.; Bjornestedt, R.; List, B.; Anderson, J.; Stura, E. A.; Wilson, I. A.; Lerner, R. Science 1997, 278, 2085-2092.
82. Highbarger, L. A.; Gerlt, J. A.; Kenyon, G. L. Biochemistry 1996, 35, 41-46.
83. Lashuel, H. A.; Wurth, C.; Woo, L.; Kelly, J. W. Biochemistry 1999, 38, 13560- 13573.
84. Bradt, B. M.; Kolb, W. P.; Cooper, N. R. J. Exp. Med. 1998, 188, 431-438.
85. Bennett, M. J.; Choe, S.; Eisenberg, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 3127-3131.
86. Bennett, M. J.; Schlunegger, M. P.; Eisenberg, D. Protein Sci. 1995, 4, 2455-2468.
87. Liu, Y.; Hart, P. J.; Schlunegger, M. P.; Eisenberg, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 3437-3442.
88. Schlunegger, M. P.; Bennett, M. J.; Eisenberg, D. Adv. Protein Chem. 1997, 50, 61-122.
89. Tsang, K. Y.; Diaz, H.; Graciani, N.; Kelly, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3988-4005.
90. Lai, Z.; Colon, W.; Kelly, J. W. Biochemistry 1996, 35, 6470-6482.
91. Kelly, J. W.; Lansbury, P. T., Jr. Amyloid: Int. J. Exp. Clin. Invest. 1994, 1, 186-205.
92. Findeis, M. A.; Kaiser, E. T. J. Org. Chem. 1989, 54, 3478-3482.
93. Scarr, R. B.; Findeis, M. A. Pept. Res. 1990, 3, 238-241.
94. Schmid, F. X.; Creighton, T. E., Eds.; Protein Structure; A Practical Approach; IRL Press: New York, 1989; pp 251-285.
95. Klunk, W. E.; Pettegrew, J. W.; Abraham, D. J. J. Histochem Cytochem. 1989, 37, 1273-81.
96. LeVine, H. I. Protein Sci. 1993, 2, 404-410.