A new structural model of Aβ 40 fibrils

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 40, 2011, Pages 16013-16022

  Bertini, Ivano ^a,b   Gonnelli, Leonardo ^a   Luchinat, Claudio ^a   Mao, Jiafei ^a,b   Nesi, Antonella ^a  

^a UNIVERSITY OF FLORENCE   (Italy)

^b Fondazione Farmacogenomica FiorGen Onlus   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALZHEIMER'S DISEASE; AMYLOID FIBRIL; COMPLEX PICTURES; HIGH-RESOLUTION SPECTRA; N-TERMINALS; PROTOFILAMENTS; SOLID STATE NMR; STRUCTURAL DIVERSITY; STRUCTURAL FEATURE; STRUCTURAL MODELS; STRUCTURAL STUDIES; U-SHAPED;

AMINO ACIDS; DISEASES; GLYCOPROTEINS; ISOTOPES; MODEL STRUCTURES; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY;

PROTEINS;

AMYLOID BETA PROTEIN[1-40]; METHIONINE; MONOMER;

AMINO TERMINAL SEQUENCE; ARTICLE; BETA SHEET; INTERSTITIAL FLUID; ISOTOPE LABELING; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN EXPRESSION; PROTEIN INTERACTION; PROTEIN STRUCTURE; SOLID STATE;

ALZHEIMER DISEASE; AMYLOID; AMYLOID BETA-PEPTIDES; HUMANS; MODELS, MOLECULAR; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; PEPTIDE FRAGMENTS; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY;

EID: 80053554845     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja2035859     Document Type: Article

References (95)

1. Querfurth, H. W.; LaFerla, F. M. N. Engl. J. Med. 2010, 362, 329-344
2. Lee, S. J.; Desplats, P.; Sigurdson, C.; Tsigelny, I.; Masliah, E. Nat. Rev. Neurol. 2010, 6, 702-706
3. Haass, C. Nat. Med. 2010, 16, 1201-1204
4. Teller, J. K.; Russo, C.; Debusk, L. M.; Angelini, G.; Zaccheo, D.; DagnaBricarelli, F.; Scartezzini, P.; Bertolini, S.; Mann, D. M. A.; Tabaton, M.; Gambetti, P. Nat. Med. 1996, 2, 93-95
5. Luhrs, T.; Ritter, C.; Adrian, M.; Riek-Loher, D.; Bohrmann, B.; Doeli, H.; Schubert, D.; Riek, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 17342-17347
6. Petkova, A. T.; Leapman, R. D.; Guo, Z. H.; Yau, W. M.; Mattson, M. P.; Tycko, R. Science 2005, 307, 262-265
7. Chimon, S.; Shaibat, M. A.; Jones, C. R.; Calero, D. C.; Aizezi, B.; Ishii, Y. Nat. Struct. Mol. Biol. 2007, 14, 1157-1164
8. Sawaya, M. R.; Sambashivan, S.; Nelson, R.; Ivanova, M. I.; Sievers, S. A.; Apostol, M. I.; Thompson, M. J.; Balbirnie, M.; Wiltzius, J. J. W.; McFarlane, H. T.; Madsen, A. O.; Riekel, C.; Eisenberg, D. Nature 2007, 447, 453-457
9. Sachse, C.; Fandrich, M.; Grigorieff, N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 7462-7466
10. Peralvarez-Marin, A.; Barth, A.; Graslund, A. J. Mol. Biol. 2008, 379, 589-596
11. Wiltzius, J. J. W.; Landau, M.; Nelson, R.; Sawaya, M. R.; Apostol, M. I.; Goldschmidt, L.; Soriaga, A. B.; Cascio, D.; Rajashankar, K.; Eisenberg, D. Nat. Struct. Mol. Biol. 2009, 16, 973-978
12. Zhang, R.; Hu, X. Y.; Khant, H.; Ludtke, S. J.; Chiu, W.; Schmid, M. F.; Frieden, C.; Lee, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 4653-4658
13. Schmidt, M.; Sachse, C.; Richter, W.; Xu, C.; Fandrich, M.; Grigorieff, N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 19813-19818
14. Ahmed, M.; Davis, J.; Aucoin, D.; Sato, T.; Ahuja, S.; Aimoto, S.; Elliott, J. I.; Van Nostrand, W. E.; Smith, S. O. Nat. Struct. Mol. Biol. 2010, 17, 561-567
15. Urbanc, B.; Betnel, M.; Cruz, L.; Bitan, G.; Teplow, D. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4266-4280
16. Miller, Y.; Ma, B.; Nussinov, R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2742-2748
17. Linser, R.; Dasari, M.; Hiller, M.; Higman, V.; Fink, U.; del Amo, J.-M. L.; Markovic, S.; Handel, L.; Kessler, B.; Schmieder, P.; Oesterhelt, D.; Oschkinat, H.; Reif, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 4508-4512
18. Petkova, A. T.; Yau, W. M.; Tycko, R. Biochemistry 2006, 45, 498-512
19. Paravastu, A. K.; Leapman, R. D.; Yau, W. M.; Tycko, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 18349-18354
20. Meinhardt, J.; Sachse, C.; Hortschansky, P.; Grigorieff, N.; Fandrich, M. J. Mol. Biol. 2009, 386, 869-877
21. Fandrich, M.; Schmidt, M.; Grigorieff, N. Trends Biochem. Sci. 2011, 36, 338-345
22. Debelouchina, G. T.; Platt, G. W.; Bayro, M. J.; Radford, S. E.; Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10414-10423
23. Van der Wel, P. C. A.; Lewandowski, J. R.; Griffin, R. G. Biochemistry 2010, 49, 9457-9469
24. Lewandowski, J. R.; van der Wel, P. C.A.; Rigney, M.; Grigorieff, N.; Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14686-14698
25. Paravastu, A. K.; Petkova, A. T.; Tycko, R. Biophys. J. 2006, 90, 4618-4629
26. Paravastu, A. K.; Qahwash, I.; Leapman, R. D.; Meredith, S. C.; Tycko, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 7443-7448
27. Miller, Y.; Ma, B.; Nussinov, R. Chem. Rev. 2010, 110, 4820-4838
28. Renault, M.; Cukkemane, A.; Baldus, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8346-8357
29. Castellani, F.; van Rossum, B.; Diehl, A.; Schubert, M.; Rehbein, K.; Oschkinat, H. Nature 2002, 420, 98-102
30. Lange, A.; Giller, K.; Hornig, S.; Martin-Eauclaire, M. F.; Pongs, O.; Becker, S.; Baldus, M. Nature 2006, 440, 959-962
31. Cady, S. D.; Schmidt-Rohr, K.; Wang, J.; Soto, C. S.; DeGrado, W. F.; Hong, M. Nature 2010, 463, 689-692
32. Sharma, M.; Yi, M. G.; Dong, H.; Qin, H. J.; Peterson, E.; Busath, D. D.; Zhou, H. X.; Cross, T. A. Science 2010, 330, 509-512
33. Jehle, S.; Rajagopal, P.; Bardiaux, B.; Markovic, S.; Kuhne, R.; Stout, J. R.; Higman, V. A.; Klevit, R. E.; van Rossum, B. J.; Oschkinat, H. Nat. Struct. Mol. Biol. 2010, 17, 1037-1042
34. Ader, C.; Frey, S.; Maas, W.; Schmidt, H. B.; Gorlich, D.; Baldus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 6281-6285
35. Jaroniec, C. P.; MacPhee, C. E.; Bajaj, V. S.; McMahon, M. T.; Dobson, C. M.; Griffin, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 711-716
36. Heise, H.; Hoyer, W.; Becker, S.; Andronesi, O. C.; Riedel, D.; Baldus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 15871-15876
37. Ferguson, N.; Becker, J.; Tidow, H.; Tremmel, S.; Sharpe, T. D.; Krause, G.; Flinders, J.; Petrovich, M.; Berriman, J.; Oschkinat, H.; Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 16248-16253
38. Iwata, K.; Fujiwara, T.; Matsuki, Y.; Akutsu, H.; Takahashi, S.; Naiki, H.; Goto, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 18119-18124
39. Wasmer, C.; Lange, A.; Van Melckebeke, H.; Siemer, A. B.; Riek, R.; Meier, B. H. Science 2008, 319, 1523-1526
40. Nielsen, J. T.; Bjerring, M.; Jeppesen, M. D.; Pedersen, R. O.; Pedersen, J. M.; Hein, K. L.; Vosegaard, T.; Skrydstrup, T.; Otzen, D. E.; Nielsen, N. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2118-2121
41. Barbet-Massin, E.; Ricagno, S.; Lewandowski, J. R.; Giorgetti, S.; Bellotti, V.; Bolognesi, M.; Emsley, L.; Pintacuda, G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5556-5557
42. Debelouchina, G. T.; Platt, G. W.; Bayro, M. J.; Radford, S. E.; Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10414-10423
43. Tycko, R. Q. Rev. Biophys. 2006, 39, 1-55
44. Petkova, A. T.; Ishii, Y.; Balbach, J. J.; Antzutkin, O. N.; Leapman, R. D.; Delaglio, F.; Tycko, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 16742-16747
45. Tycko, R.; Ishii, Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6606-6607
46. Chimon, S.; Ishii, Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13472-13473
47. Scheidt, H. A.; Morgado, I.; Rothemund, S.; Huster, D.; Fändrich, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2837-2840
48. Parthasarathy, S.; Long, F.; Miller, Y.; Xiao, Y.; McElheny, D.; Thurber, K.; Ma, B.; Nussinov, R.; Ishii, Y. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3390-3400
49. Qiang, W.; Yau, W.-M.; Tycko, R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4018-4029
50. Roher, A. E.; Lowenson, J. D.; Clarke, S.; Woods, A. S.; Cotter, R. J.; Gowing, E.; Ball, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 10836-10840
51. Naslund, J.; Schierhorn, A.; Hellman, U.; Lannfelt, L.; Roses, A. D.; Tjernberg, L. O.; Silberring, J.; Gandy, S. E.; Winblad, B.; Greengard, P.; Nordstedt, C.; Terenius, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 8378-8382
52. Cirrito, J. R.; May, P. C.; O'Dell, M. A.; Taylor, J. W.; Parsadanian, M.; Cramer, J. W.; Audia, J. E.; Nissen, J. S.; Bales, K. R.; Paul, S. M.; DeMattos, R. B.; Holtzman, D. M. J. Neurosci. 2003, 23, 8844-8853
53. Walsh, D. M.; Thulin, E.; Minogue, A. M.; Gustavsson, N.; Pang, E.; Teplow, D. B.; Linse, S. FEBS J. 2009, 276, 1266-1281
54. Hellstrand, E.; Boland, B.; Walsh, D. M.; Linse, S. ACS Chem. Neurosci. 2010, 1, 13-18
55. Jan, A.; Hartley, D. M.; Lashuel, H. A. Nat. Protoc. 2010, 5, 1186-1209
56. Takegoshi, K.; Nakamura, S.; Terao, T. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 631-637
57. Takegoshi, K.; Nakamura, S.; Terao, T. J. Chem. Phys. 2003, 118, 2325-2341
58. Lewandowski, J. R.; De Paepe, G.; Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 728-729
59. Paëpe, D. G.; Lewandowski, J. R.; Loquet, A.; Eddy, M.; Megy, S.; Böckmann, A.; Griffin, R. G. J. Chem. Phys. 2011, 134, 095101
60. Baldus, M.; Petkova, A. T.; Herzfeld, J.; Griffin, R. G. Mol. Phys. 1998, 95, 1197-1207
61. Pauli, J.; Baldus, M.; van Rossum, B.; de Groot, H.; Oschkinat, H. ChemBioChem 2001, 2, 272-281
62. Castellani, F.; van Rossum, B. J.; Diehl, A.; Rehbein, K.; Oschkinat, H. Biochemistry 2003, 42, 11476-11483
63. Li, Y.; Berthold, D. A.; Frericks, H. L.; Gennis, R. B.; Rienstra, C. M. ChemBioChem 2007, 8, 434-442
64. Bjerring, M.; Nielsen, A. B.; Tosner, Z.; Nielsen, N. C. Chem. Phys. Lett. 2010, 494, 326-330
65. Bloembergen, N. Physica 1949, 15, 386-426
66. Laage, S.; Lesage, A.; Emsley, L.; Bertini, I.; Felli, I. C.; Pierattelli, R.; Pintacuda, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10816-10817
67. De Paepe, G.; Lewandowski, J. R.; Loquet, A.; Bockmann, A.; Griffin, R. G. J. Chem. Phys. 2008, 129, 245101
68. Lewandowski, J. R.; De Paepe, G.; Eddy, M. T.; Struppe, J.; Maas, W.; Griffin, R. G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9062-9069
69. Keller, R. The Computer Aided Resonance Assignment Tutorial; CANTINA Verlag: Goldau, Switzerland, 2004.
70. Keller, R. Ph.D. thesis, Diss. ETH Nr. 15947, The Swiss Federal Institute of Technology, Zürich, 2004.
71. The CARA software was downloaded from http://cara.nmr.ch/doku.php/home.
72. Goddard, D. T.; Kneller, G. D. SPARKY, 2007.
73. Luca, S.; Filippov, D. V.; Van Boom, J. H.; Oschkinat, H.; de Groot, H. J. M.; Baldus, M. J. Biomol. NMR 2001, 20, 325-331
74. Shen, Y.; Delaglio, F.; Cornilescu, G.; Bax, A. J. Biomol. NMR 2009, 44, 213-223
75. Dominguez, C.; Boelens, R.; Bonvin, A. M. J. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1731-1737
76. de Vries, S. J.; van Dijk, A. D. J.; Krzeminski, M.; van Dijk, M.; Thureau, A.; Hsu, V.; Wassenaar, T.; Bonvin, A. M. J. J. Proteins Struct., Funct. Bioinf. 2007, 69, 726-733
77. de Vries, S. J.; van Dijk, M.; Bonvin, A. M. J. J. Nat. Protoc. 2010, 5, 883-897
78. Guntert, P.; Mumenthaler, C.; Wuthrich, K. J. Mol. Biol. 1997, 273, 283-298
79. DeLano, W. L. The PyMOL Molecular Graphics System; DeLano Scientific: San Carlos, CA, 2002; http://www.pymol.org.
80. Bayro, M. J.; Maly, T.; Birkett, N. R.; MacPhee, C. E.; Dobson, C. M.; Griffin, R. G. Biochemistry 2010, 49, 7474-7484
81. Loquet, A.; Giller, K.; Becker, S.; Lange, A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15164-15166
82. Bayro, M. J., Debelouchina, G. T., Eddy, M. T., Birkett, N. R., MacPhee, C. E., Rosay, M. M., Maas, W. E., Dobson, C. M., and Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13967-13974
83. Sato, T.; Kienlen-Campard, P.; Ahmed, M.; Liu, W.; Li, H. L.; Elliott, J. I.; Aimoto, S.; Constantinescu, S. N.; Octave, J. N.; Smith, S. O. Biochemistry 2006, 45, 5503-5516
84. Macao, B.; Hoyer, W.; Sandberg, A.; Brorsson, A. C.; Dobson, C. M.; Hard, T. BMC Biotechnol. 2008, 8, 82
85. Luheshi, L. M.; Hoyer, W.; de Barros, T. P.; Hard, I. V.; Brorsson, A. C.; Macao, B.; Persson, C.; Crowther, D. C.; Lomas, D. A.; Stahl, S.; Dobson, C. M.; Hard, T. PLOS Biol. 2010, 8, e1000334
86. Kodali, R.; Williams, A. D.; Chemuru, S.; Wetzel, R. J. Mol. Biol. 2010, 401, 503-517
87. Miller, Y.; Ma, B. Y.; Tsai, C. J.; Nussinov, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 14128-14133
88. Sachse, C.; Grigorieff, N.; Fandrich, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1321-1323
89. Kim, S.; Jeon, T. J.; Oberai, A.; Yang, D.; Schmidt, J. J.; Bowie, J. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 14278-14283
90. Sugase, K.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Nature 2007, 447, 1021-1025
91. Lam, A. R.; Teplow, D. B.; Stanley, H. E.; Urbanc, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17413-17422
92. Gardberg, A. S.; Dice, L. T.; Ou, S.; Rich, R. L.; Heimbrecht, E.; Ko, J.; Wetzel, R.; Myszka, D. G.; Patterson, P. H.; Dealwis, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 15659-15664
93. Di Fede, G. Science 2009, 323, 1473-1477
94. Ono, K.; Condron, M. M.; Teplow, D. B. J. Biol. Chem. 2010, 285, 23184-23195
95. Toyama, B. H.; Kelly, M. J. S.; Gross, J. D.; Weissman, J. S. Nature 2007, 449, 233-237