Nanoscale Heterogeneity of the Molecular Structure of Individual hIAPP Amyloid Fibrils Revealed with Tip-Enhanced Raman Spectroscopy

Small

Volumn 11, Issue 33, 2015, Pages 4131-4139

  vandenAkker, Corianne C ^a   Deckert Gaudig, Tanja ^b   Schleeger, Michael ^c   Velikov, Krassimir P ^d,e   Deckert, Volker ^b,f   Bonn, Mischa ^c   Koenderink, Gijsje H ^a  

^a FOM INSTITUTE AMOLF   (Netherlands)

^b LEIBNIZ INSTITUTE OF PHOTONIC TECHNOLOGY   (Germany)

^c MAX PLANCK INSTITUTE FOR POLYMER RESEARCH   (Germany)

^d UTRECHT UNIVERSITY   (Netherlands)

^e UNILEVER RESEARCH VLAARDINGEN   (Netherlands)

^f FRIEDRICH SCHILLER UNIVERSITY JENA   (Germany)

Author keywords

amylin; amyloid fibrils, protein misfolding; islet amyloid polypeptides; protein nanofibrils; TERS

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CELL DEATH; MOLECULAR STRUCTURE; NANOTECHNOLOGY; POLYPEPTIDES; PROTEINS; RAMAN SPECTROSCOPY; SURFACE STRUCTURE;

AMYLIN; ISLET AMYLOID POLYPEPTIDES; PROTEIN MISFOLDING; PROTEIN NANOFIBRILS; TERS;

GLYCOPROTEINS;

AMYLIN; AMYLOID; LIPID;

AMINO ACID SEQUENCE; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CHEMISTRY; HUMAN; INFRARED SPECTROSCOPY; METABOLISM; PROCEDURES; PROTEIN QUATERNARY STRUCTURE; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE; RAMAN SPECTROMETRY; SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; SURFACE PROPERTY; VALIDATION STUDY;

AMINO ACID SEQUENCE; AMYLOID; HUMANS; ISLET AMYLOID POLYPEPTIDE; LIPIDS; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; MICROSCOPY, ELECTRON, SCANNING TRANSMISSION; PROTEIN STRUCTURE, QUATERNARY; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; SPECTROSCOPY, FOURIER TRANSFORM INFRARED; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84940789521     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201500562     Document Type: Article

References (65)

1. M. Stefani, C. M. Dobson, J. Mol. Med. 2003, 81, 678.
2. T. P. Knowles, A. W. Fitzpatrick, S. Meehan, H. R. Mott, M. Vendruscolo, C. M. Dobson, M. E. Welland, Science 2007, 318, 1900.
3. M. R. H. Krebs, K. R. Domike, D. Cannon, A. M. Donald, Faraday Discuss. 2008, 139, 265.
4. E. T. A. S. Jaikaran, A. Clark, Biochim. Biophys. Acta, Mol. Basis Dis. 2001, 1537, 179.
5. L. R. Volpatti, M. Vendruscolo, C. M. Dobson, T. P. J. Knowles, ACS Nano 2013, 7, 10443.
6. S. Zhang, M. Andreasen, J. T. Nielsen, L. Liu, E. H. Nielsen, J. Song, G. Ji, F. Sun, T. Skrydstrup, F. Besenbacher, N. C. Nielsen, D. E. Otzen, M. Dong, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 2798.
7. C. Goldsbury, U. Baxa, M. N. Simon, A. C. Steven, A. Engel, J. S. Wall, U. Aebi, S. A. Müller, J. Struct. Biol. 2011, 173, 1.
8. C. Goldsbury, K. Goldie, J. Pellaud, J. Seelig, P. Frey, S. A. Muller, J. Kistler, G. J. S. Cooper, U. Aebi, J. Struct. Biol. 2000, 130, 352.
9. P. Westermark, A. Andersson, G. T. Westermark, Physiol. Rev. 2011, 91, 795.
10. G. J. Cooper, A. C. Willis, A. Clark, R. C. Turner, R. B. Sim, K. B. Reid, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 8628.
11. A. Abedini, A. M. Schmidt, FEBS Lett. 2013, 587, 1119.
12. Y. A. Domanov, P. K. J. Kinnunen, J. Mol. Biol. 2008, 376, 42.
13. S. A. Jayasinghe, R. Langen, Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2007, 1768, 2002.
14. J. Janson, R. H. Ashley, D. Harrison, S. McIntyre, P. C. Butler, Diabetes 1999, 48, 491.
15. M. Anguiano, R. J. Nowak, P. T. Lansbury, Biochemistry 2002, 41, 11338.
16. M. F. M. Engel, Chem. Phys. Lipids 2009, 160, 1.
17. M. F. M. Engel, L. Khemtemourian, C. C. Kleijer, H. J. D. Meeldijk, J. Jacobs, A. J. Verkleij, B. de Kruijff, J. A. Killian, J. W. M. Hoeppener, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 6033.
18. J. D. Green, L. Kreplak, C. Goldsbury, X. L. Blatter, M. Stolz, G. S. Cooper, A. Seelig, J. Kist-Ler, U. Aebi, J. Mol. Biol. 2004, 342, 877.
19. J. D. Knight, A. D. Miranker, J. Mol. Biol. 2004, 341, 1175.
20. J. D. Knight, J. A. Hebda, A. D. Miranker, Biochemistry 2006, 45, 9496.
21. L. Fu, G. Ma, E. C. Y. Yan, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5405.
22. M. F. M. Engel, C. C. vandenAkker, M. Schleeger, K. P. Velikov, G. H. Koenderink, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14781.
23. S. A. Jayasinghe, R. Langen, Biochemistry 2005, 44, 12113.
24. S. B. Padrick, A. D. Miranker, Biochemistry 2002, 41, 4694.
25. S. Luca, W. M. Yau, R. Leapman, R. Tycko, Biochemistry 2007, 46, 13505.
26. J. J. W. Wiltzius, S. A. Sievers, M. R. Sawaya, D. Cascio, D. Popov, C. Riekel, D. Eisenberg, Protein Sci. 2008, 17, 1467.
27. S. Bedrood, Y. Li, J. M. Isas, B. G. Hegde, U. Baxa, I. S. Haworth, R. Langen, J. Biol. Chem. 2012, 287, 5235.
28. R. Kayed, J. Bernhagen, N. Greenfield, K. Sweimeh, H. Brunner, W. Voelter, A. Kapurniotu, J. Mol. Biol. 1999, 287, 781.
29. A. Kapurniotu, Biopolymers 2001, 60, 438.
30. A. T. Petkova, R. D. Leapman, Z. Guo, W.-M. Yau, M. P. Mattson, R. Tycko, Science 2005, 307, 262.
31. C. C. vandenAkker, M. F. M. Engel, K. P. Velikov, M. Bonn, G. H. Koenderink, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18030.
32. C. Goldsbury, P. Frey, V. Olivieri, U. Aebi, S. A. Müller, J. Mol. Biol. 2005, 352, 282.
33. M. Stefani, Curr. Protein Pept. Sci. 2010, 11, 343.
34. K. F. Domke, B. Pettinger, Chem. Phys. Chem. 2010, 11, 1365.
35. E. Bailo, V. Deckert, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 921.
36. T. Schmid, L. Opilik, C. Blum, R. Zenobi, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5940.
37. E. A. Pozzi, M. D. Sonntag, N. Jiang, J. M. Klingsporn, M. C. Hersam, R. P. Van Duyne, ACS Nano 2013, 7, 885.
38. T. Ichimura, S. Fujii, P. Verma, T. Yano, Y. Inouye, S. Kawata, Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 186101.
39. T. Deckert-Gaudig, V. Deckert, Curr. Opin. Chem. Biol. 2011, 15, 719.
40. D. Kurouski, T. Deckert-Gaudig, V. Deckert, I. K. Lednev, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13323.
41. T. Deckert-Gaudig, E. Kämmer, V. Deckert, J. Biophotonics 2012, 5, 215.
42. D. Kurouski, T. Deckert-Gaudig, V. Deckert, I. K. Lednev, Biophys. J. 2014, 106, 263.
43. M. Paulite, C. Blum, T. Schmid, L. Opilik, K. Eyer, G. C. Walker, R. Zenobi, ACS Nano 2013, 7, 911.
44. I. Amenabar, S. Poly, W. Nuansing, E. H. Hubrich, A. A. Govyadinov, F. Huth, R. Krutohvostov, L. Zhang, M. Knez, J. Heberle, A. M. Bittner, R. Hillenbrand, Nat. Commun. 2013, 4, 2890.
45. R. Srinivasan, E. M. Jones, K. Lui, J. Ghiso, R. E. Marchant, M. G. Zagorski, J. Mol. Biol. 2003, 333, 5.
46. R. P. McGlinchey, Z. P. Jiang, J. C. Lee, Chem Bio Chem 2014, 15, 1569.
47. L. Khemtemourian, E. Domenech, J. P. F. Doux, M. C. Koorengevel, J. A. Killian, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 39.
48. B. Bjellqvist, G. J. Hughes, C. Pasquali, N. Paquet, F. Ravier, J.-C. Sanchez, S. Frutiger, D. Hochstrasser, Electrophoresis 1993, 14, 1023.
49. D. Kurouski, T. Postiglione, T. Deckert-Gaudig, V. Deckert, I. K. Lednev, Analyst 2013, 138, 1665.
50. S. Stewart, P. M. Fredericks, Spectrochim. Acta, Part A 1999, 55, 1641.
51. G. Socrates, Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies, 3rd ed., John Wiley & Sons, New York 2004.
52. M. Paulite, C. Blum, T. Schmid, L. Opilik, K. Eyer, G. C. Walker, R. Zenobi, ACS Nano 2013, 7, 911.
53. R. Bohme, M. Mkandawire, U. Krause-Buchholz, P. Rosch, G. Rodel, J. Popp, V. Deckert, Chem. Commun. 2011, 47, 11453.
54. A. Downes, D. Salter, A. Elfick, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6692.
55. C. Blum, T. Schmid, L. Opilik, N. Metanis, S. Weidmann, R. Zenobi, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 23061.
56. R. Böhme, D. Cialla, M. Richter, P. Rösch, J. Popp, V. Deckert, J. Biophotonics 2010, 3, 455.
57. R. Bohme, M. Richter, D. Cialla, P. Rosch, V. Deckert, J. Popp, J. Raman Spectrosc. 2009, 40, 1452.
58. T. Lefevre, M. Subirade, Biopolymers 2000, 54, 578.
59. H. Zhao, E. K. Tuominen, P. K. Kinnunen, Biochemistry 2004, 43, 10302.
60. P. Cao, D. P. Raleigh, Biochemistry 2012, 51, 2670.
61. H. Wang, P. Cao, D. P. Raleigh, J. Mol. Biol. 2013, 425, 492.
62. A. Nakata, T. Nomoto, T. Toyota, M. Fujinami, Anal. Sci. 2013, 29, 865.
63. M. Watkins-Mariani, T. Deckert-Gaudig, V. Deckert, Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406, 27.
64. K. Y. C. Lee, M. M. Lipp, D. Y. Takamoto, E. Ter-Ovanesyan, J. A. Zasadzinski, A. J. Waring, Langmuir 1998, 14, 2567.
65. J. L. R. Arrondo, A. Muga, J. Castresana, F. M. Goni, Prog. Biophys. Mol. Biol. 1993, 59, 23.