سنتز و شناسایی یک ترکیب آروماتیک جدید به عنوان مهار کننده تجمعات آمیلوئیدی لیزوزیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار بیوشیمی، گروه علمی زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 استادیار بیوشیمی، گروه علمی زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوشیمی، گروه علمی زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

زمینه و هدف: بیماریهای تحلیل برنده سیستم عصبی به دلیل عواملی چون افزایش جمعیت سالمندان، افزایش طول عمر و فقدان داروهای موثر یک معضل جهانی می باشد. به نظر می رسد مولکولهای دارای حلقه های آروماتیک بوسیله مهار یا تغییر تجمع آمیلوئیدی و مانع شدن از ایجاد الیگومرها و فیبریلها که عامل بوجود آورنده این بیماریهاست نقش محافظت کننده از نورونها ایفا می کنند. در مطالعه حاضر اثرات مهاری 1و3و5 تری فنیل بنزن به عنوان یک مولکول آروماتیک روی تجمع و سمیت لیزوزیم مورد مطالعه قرار گرفت
مواد و روشها: لیزوزیم با غلظت 2 میلی گرم بر میلی لیتر در بافر گلایسین 50 میلی مولار و شرایط اسیدی حل شدو سپس در دمای 57 درجه برای مدت مشخصی در حضور یا غیاب تری فنیل بنزن قرار داده شد.اثر مهاری این ترکیب روی لیزوزیم با استفاده از تکنیکهایی مثل میکروسکوپ نیروی اتمی، تیوفلاوین T ، قرمز کنگو و سنجش MTT مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته ها: داده های ما نشان داد که این ترکیب قادر به مهار تجمع لیزوزیم بصورت وابسته به غلظت و با IC50 برابر 1/0 میکرو مولار می باشد. مطالعه سینتیکی این ترکیب باعث طولانی شدن فاز تاخیر و کاهش فاز تعادل گردیدو همچنین سمیت تجمعات لیزوزیم در حضور این ترکیب کاهش معنی داری(025/0 p= ) یافت.
نتیجه گیری: این مشاهدات نشان داد که تری فنیل بنزن قادر به وارد شدن به بخش مستعد تولید آمیلوئید در مراحل اولیه تشکیل تجمع بوده و باعث مهار تشکیل آن می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis and Identification of Novel Aromatic Compound as Inhibitor of Lysozyme Amyloid Aggregation

نویسندگان [English]

  • Hassan Ramshini 1
  • Shahryar Saeidian 2
  • Leila Nazemian 3
1 Associate Professor, Department of Biology, Payam Noor University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Biology, Payam Noor University, Tehran, Iran
3 MSc, Department of Biology, Payam Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Backgrounds & Objectives: Alzheimer's disease is of major concern all over the world due to a number of factors including (i) an aging population (ii) increasing life span and (iii) lack of effective pharmacotherapy options. Aromatic small molecules have been found to play a neuroprotective role by inhibiting and/or modifying the self-assembly of peptide or proteins into oligomers and fibrils, which are linked to the pathogenesis of the diseases. In this study, the inhibitory effects of 1,3, 5 triphenyl benzene as an aromatic molecule on aggregation and neurotoxicity of hen egg white lysozyme (HEWL) was investigated.
Methods: Acidic pH and high temperatures were used to drive the protein towards amyloid formation. Lysozyme was dissolved at 2 mg/mL in 50mM glycine buffer (pH 2.5), and then incubated at 57 °C for the specified durations. The inhibitory effect of the compounds against hen egg white lysozyme (HEWL) fibrillation using AFM (atomic force microscope), ThT (thioflavin T), Congo red and MTT assay was investigated.
Results: We found that the compounds is able to inhibit HEWL aggregation in a dose-dependent manner with IC50 0.1 µM. Kinetic study of the compound caused lag phase prolonged and stationary phase decreased and also cytotoxic activity of HEWL aggregates in presence of the compounds was diminished.
Conclusions: These observations suggest that 1,3,5 triphenyl benzene is capable to insert directly into amyloidogenic core of early aggregates and inhibiting amyloid fibril formation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lysozyme
  • Amyloid aggregation
  • Cell cytotoxicity
  • Tri phenyl benzene
[1]. Chiti F, Dobson CM. Protein misfolding, functional amyloid, and human disease Annu. Rev. Biochem. 2006; 75: 222-66.
[2]. Cao P, Abedini A, Raleigh DP. Aggregation of islet amyloid polypeptide: from physical chemistry to cell biology Curr. Opin. Struct. Biol. 2013; 23: 82-9.
[3]. Sawaya MR, Sambashivan S, Nelson R, Ivanova MI, Sievers SA, Apostol MI, Thompson MJ, Balbirnie M, Wiltzius JJ, McFarlane HT, Madsen A, Riekel C, Eisenberg D. Atomic structures of amyloid cross-beta spines reveal varied steric zippers Nature. 2007; 447: 453-7.
[4]. Hardy J, Selkoe DJ. The amyloid hypothesis of Alzheimer’s disease: progress and problems on the road to therapeutics. Science. 2002; 297: 353-6.
[5]. Hamley IW. The amyloid beta peptide: a chemist’s perspective. Role in Alzheimer’s and fibrillization. Chem Rev. 2012; 112: 5147-92.
[6]. Soto C, Saborio GP, Permanne B. Inhibiting the conversion of soluble amyloid-beta peptide into abnormally folded amyloidogenic intermediates: relevance for Alzheimer’s disease therapy. Acta Neurol Scand Suppl. 2000; 176: 90-5.
[7]. Gazit E. A possible role for pi-stacking in the self- assembly of amyloid fibrils. FASEB J. 2002; 16: 77-83.
[8]. Reinke AA, Gestwicki JE. Structure-activity relationships of amyloid beta-aggregation inhibitors based on curcumin: influence of linker length and flexibility. Chem Biol Drug Des. 2007; 70: 206-15.
[9]. Porat Y, Abramowitz A, Gazit E. Inhibition of amyloid fibril formation by polyphenols: structural similarity and aromatic interactions as a common inhibition mechanism. Chem Biol Drug Des. 2006; 67: 27-37
[10]. Begum AN, Jones MR, Lim GP, Morihara T, Kim P, Heath DD, et al. Curcumin structure function, bioavailability, and efficacy in models of neuroinflammation and Alzheimer’s disease. J Pharmacol Exp Ther. 2008; 326: 196-208
[11]. Yang F, Lim GP, Begum AN, Ubeda OJ, Simmons MR, Ambegaokar SS, Chen PP, Kayed R, Glabe CG, Frautschy SA, Cole GM (2005) Curcumin inhibits formation of amyloid beta oligomers and fibrils, binds plaques, and reduces amyloid in vivo. J Biol Chem 280(7): 5892-901.
[12]. Ramshini H, mohammad-zadeh M, Ebrahim-Habibi A. Inhibition of amyloid fibril formation and cytotoxicity by a chemical analog of Curcumin as a stable inhibitor. Int J Biol Macromol. 2015;78: 396-404.
[13]. Adlard PA, Cherny RA, Finkelstein DI, Gautier E, Robb E, Cortes M, Volitakis I, Liu X, Smith JP, Perez K, Laughton K, Li QX. Rapid restoration of cognition in Alzheimer's transgenic mice with 8-hydroxy quinoline analogs is associated with decreased interstitial Abeta, Neuron. 2008; 59: 43-55.
[14]. Mandel SA, Amit T, Kalfon L, Reznichenko L, Weinreb O, Youdim MB. Cell signaling pathways and iron chelation in the neurorestorative activity of green tea polyphenols: special reference to epigallocatechin gallate (EGCG), J. Alzheimers Dis. 2008; 15: 211-22.
[15]. Garbe TR, Kobayashi M, Shimizu N, Takesue N, Ozawa M, Yukawa H. Indolyl carboxylic acids by condensation of indoles with a-keto acids, J. Nat. Prod. 2000; 63: 596-598.
[16]. Ramshini H, Ebrahim-Habibi A. Thermal disaggregation of type B yeast hexokinase by indole derivatives: a mechanistic study Int J Biol Macromol. 2012 Jun 1; 50(5): 1260-6.
[17]. Ramshini H, Mannini B, Khodayari K, Ebrahim-Habibi A, Moghaddasi AS, Tayebee R, et al. Bis (indolyl) phenylmethane derivatives are effective small molecules for inhibition of amyloid fibril formation by hen lysozyme Eur J Med Chem. 2016; 29: 361-71.
[18]. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays, J. Immunol. Methods. 1983; 65: 55-63.
[19]. Armstrong AH, Chen J, McKoy AF, Hecht MH. Mutations that replace aromatic side chains promote aggregation of the Alzheimer’s Abeta peptide. Biochemistry. 2011; 50: 4058-67.
[20]. LeVine III H. Small molecule inhibitors of Abeta assembly, Amyloid. 2007; 14: 185-97.
[21]. Chiti F, Taddei N, Stefani M, Dobson CM,  Ramponi G. Reduction of the amyloidogenicity of a protein by specific binding of ligands to the native conformation, Protein Sci. 2001; 10: 879-86.
[22]. Burley SK, Petsko GA. Aromatic-aromatic interaction: a mechanism of protein structure stabilization, Science. 1985; 229: 23-8.
[23]. Rezai-Zadeh K, Arendash GW, Hou H, Fernandez F, Jensen M, Runfeldt M, et al. Green tea epigallocatechin-3-gallate (EGCG) reduces beta amyloid mediated cognitive impairment and modulates tau pathology in Alzheimer transgenic mice, Brain Res. 2008; 1214: 177-87.
[24]. Ladiwala AR, Dordick JS, Tessier PM. Aromatic small molecules remodel toxic soluble oligomers of amyloid beta through three independent pathways, J. Biol. Chem. 2011; 286: 3209-18.
[25]. Cohen T, Frydman-Marom A, Rechter M, Gazit E. Inhibition of amyloid fibril formation and cytotoxicity by hydroxyindole derivatives, Biochemistry. 2006; 45: 4727-35.
[26]. Bendheim PE, Poeggeler B, Neria E, Ziv V, Pappolla MA, Chain DG. Development of indole-3-propionic (oxigon) for Alzheimer's disease, J. Mol. Neurosci. 2002; 19: 213-7.
دوره 27، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1399
صفحه 55-63
  • تاریخ دریافت: 08 بهمن 1397
  • تاریخ بازنگری: 24 فروردین 1398
  • تاریخ پذیرش: 02 خرداد 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 02 خرداد 1399