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Apr 16, 2023

Neurodegeneração Molecular volume 18, Número do artigo: 38 (2023) Citar este artigo

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O genótipo ε4 da apolipoproteína E (ApoE) é o fator de risco mais prevalente para a Doença de Alzheimer (DA) de início tardio. Embora ApoE4 difira de sua isoforma não patológica ApoE3 apenas pela mutação C112R, o mecanismo molecular de sua proteinopatia é desconhecido.

Aqui, revelamos o mecanismo molecular da agregação de ApoE4 usando uma combinação de técnicas experimentais e computacionais, incluindo cristalografia de raios X, mutagênese direcionada ao local, espectrometria de massa de hidrogênio-deutério (HDX-MS), espalhamento estático de luz e simulações de dinâmica molecular. O tratamento dos organoides cerebrais ApoE ε3/ε3 e ε4/ε4 com tramiprosato foi usado para comparar o efeito do tramiprosato na agregação de ApoE4 no nível celular.

Descobrimos que a substituição de C112R em ApoE4 induz mudanças conformacionais de longa distância (> 15 Å), levando à formação de uma unidade dimérica em forma de V que é geometricamente diferente e mais propensa à agregação do que a estrutura de ApoE3. O tramiprosato candidato a medicamento para a DA e seu metabólito ácido 3-sulfopropanóico induzem um comportamento conformacional semelhante ao ApoE3 no ApoE4 e reduzem sua propensão à agregação. A análise dos organoides cerebrais ApoE ε4/ε4 tratados com tramiprosato revelou seu efeito sobre os ésteres de colesterol, os produtos de armazenamento do excesso de colesterol.

Nossos resultados conectam a estrutura do ApoE4 com sua propensão à agregação, fornecendo um novo alvo drogável para neurodegeneração e envelhecimento.

Ver entes queridos perdendo a capacidade de recordar suas memórias é devastador. No entanto, esta é a realidade da vida das famílias de um número crescente de indivíduos com doença de Alzheimer (DA) [1]. Atualmente, mais de 55 milhões de pessoas vivem com demência em todo o mundo e quase 10 milhões de novos casos são diagnosticados a cada ano [2, 3]. Apesar do financiamento considerável para o desenvolvimento de medicamentos para a DA [4], atualmente não existem terapias modificadoras da doença e numerosos ensaios clínicos falharam em demonstrar quaisquer benefícios [5, 6]. Há uma necessidade urgente de melhorar nossa compreensão da base molecular desta doença devastadora e fornecer alvos terapêuticos validados.

A maioria dos candidatos a medicamentos em ensaios clínicos em andamento tem como alvo duas características patológicas da DA: (i) emaranhados neurofibrilares compostos de proteína tau hiperfosforilada e (ii) placas amilóides compostas de peptídeos Aβ [7, 8]. Um desses candidatos para o tratamento da DA é o ALZ-801, um pró-fármaco do tramiprosato [9]. Relatou-se que o tramiprosato administrado por via oral inibe a agregação de Aβ-amilóide pela modulação de sua flexibilidade conformacional [10, 11]. O ALZ-801 e o tramiprosato são metabolizados no ácido 3-sulfopropanoico (SPA), uma molécula endógena do cérebro humano com atividade biológica semelhante ao tramiprosato [12]. Apesar do grande potencial do tramiprosato para modificar a progressão da DA, um efeito clínico positivo foi observado apenas em homozigotos para apolipoproteína E4 (ApoE4 ε4/ε4), um fator de risco genético bem estabelecido e de longa data para a DA [13,14, 15,16,17,18].

A ApoE humana é um componente proteico de 299 resíduos de partículas de lipoproteínas [19] e um regulador chave da agregação e depuração de Aβ [20, 21]. As três isoformas polimórficas de ApoE, ou seja, ApoE2, ApoE3 e ApoE4, diferem na composição de aminoácidos nas posições 112 e 158 [22]. Em comparação com a isoforma menos frequente ApoE2 (C112/C158), a isoforma mais comum ApoE3 difere por uma única mutação (C112/R158), enquanto a ApoE4 associada à DA contém duas mutações (R112/R158) [23]. Recentemente, foi proposto que o ApoE4 poderia ser um novo alvo drogável para o tratamento da DA [24, 25]. Várias abordagens terapêuticas foram propostas para reduzir a toxicidade da ApoE4 ou modificar sua atividade fisiológica, incluindo imunoterapia, oligonucleotídeos antisense e corretores de moléculas pequenas [26,27,28,29].

 80) and SPA (153 > 81). The SRM peaks were integrated using Agilent MassHunter Quantitative Data Analysis (Santa Clara, CA). Relative response factor calculated to perform the quantification of tramiprosate and SPA. Metabolite concentration further normalized to total protein content./p> 5) y ions with a reproducible signal (on average, %CV < 15%, n = 2) were selected for the relative protein quantification (Supplementary Table 5). The average value of the two technical replicates was used for further normalization. Relative concentrations determined using quantifier transition of standard (ST) and light peptide peak area (light peptide peak area/ST peptide peak area*ST peptide concentration) were normalized to the GAPDH levels. The final values (Supplementary data: Expression levels of proteins) in tramiprosate-treated organoids were related to the corresponding non-treated organoids (ApoE ε3/ε3 and ApoE ε4/ε4) in each batch (Supplementary data: Protein levels normal. to NTR) to see the effect of tramiprosate relatively to organoids without the treatment./p>