Амилоидные фибриллы представляют собой упорядоченные агрегаты белков и их фрагментов. Амилоиды участвуют в более 20 заболеваниях человека, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона, а также ВИЧ-инфекцию [1]. Было установлено, что амилоидные фибриллы спермы увеличивают вероятность заражения ВИЧ-инфекцией в 10^5-10^6 раз, за счет снижения электростатического отталкивания между вирионом ВИЧ и клеткой-мишени [2].

Обнаруженные в семени человека амилоидные фибриллы состоят из пептидных фрагментов трех белков спермы: простатическая кислая фосфотаза (РАР), семеногелин 1 (SEM1) и семеногелин 2 (SEM2) [3]. Идентифицировано 9 пептидных фрагментов: PAP(248-286), PAP(85-120), SEM1(45–107), SEM2(45–107), SEM1(49–107), SEM2(49–107), SEM1(68–107), SEM2(68–107) и SEM1(86-107). Структурные исследования амилоидных фибрилл экспериментальными методами затруднено, поэтому основным методом для их изучения является молекулярное моделирование амилоидов. Для запуска расчетов необходима структура пептидов. В связи с этим для изучения амилоидов актуальной задачей является установление пространственной структуры амилоидных пептидов.

Наша работа посвящена структурным исследованиям амилоидных пептидов семени человека. Для изучения пептидов в растворе были применены методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса, спектроскопии кругового дихроизма, а также молекулярное моделирование. В ходе наших исследований были установлены пространственные структуры пептидов: PAP(85-120), SEM1(86-107), SEM1(68-85), SEM1(68-107), а также структура пептида SEM1(86-107) в растворе с мицеллами додецилфосфохолина. Мицеллы выступали в роли модели заряженной поверхности мембраны. Полученные результаты в дальнейшем планируется применить для моделирования амилоидов спермы.

Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда (проект № 20-73-10034).



Список литературы

1. Münch J. Effect of semen and seminal amyloid on vaginal transmission of simian immunodeficiency virus / J. Münch, U. Sauermann, M. Yolamanova, K. Raue, Ch. Stahl-Hennig, F. Kirchhoff // Retrovirology. – 2013. - №10(148). – С. 1–9.

2. Rusert P. Quantification of infectious HIV-1 plasma viral load using a boosted in vitro infection protocol /P. Rusert, M. Fischer, B. Joos, Ch. Leemann, H. Kuster, M. Flepp, S. Bonhoeffer, H. Günthard, A. Trkola, // Virology. – 2004. - № 326(1). – С. 113-129.

3. Roan N.R. Peptides released by physiological cleavage of semen coagulum proteins form amyloids that enhance HIV infection / N.R. Roan, J.A. Müller, H. Liu, S. Chu, F. Arnold, Ch.M. Stürzel, P. Walther, M. Dong, H.E. Witkowska, F. Kirchhoff, J. Münch, W.C. Greene // Cell Host Microbe. – 2011. - №10(6). - C. 541–550.

Amyloid fibrils are ordered aggregates of proteins and their fragments. Amyloids are involved in more than 20 human diseases, including Alzheimer's, Parkinson's, and HIV infection [1]. It has been found that semen amyloid fibrils increase the probability of HIV infection by 105-106 times, by reducing the electrostatic repulsion between the HIV virion and the target cell [2]. Semen amyloid fibrils consist of peptide fragments of three semen proteins: prostatic acid phosphatase (PAP), semenogelin 1 (SEM1), and semenogelin 2 (SEM2) [3]. Nine peptide fragments were identified: PAP(248-286), PAP(85-120), SEM1(45-107), SEM2(45-107), SEM1(49-107), SEM2(49-107), SEM1(68 –107), SEM2(68–107), and SEM1(86–107). Structural studies of amyloid fibrils by experimental methods are difficult. Therefore, the main method for their study is molecular simulations of amyloids. To run the calculations, the structure of the peptides is required. In this regard, for the study of amyloids, an actual task is to establish the spatial structure of amyloid peptides.

Our work is devoted to structural studies of human semen amyloid peptides. To study peptides in solution, the methods of nuclear magnetic resonance spectroscopy, circular dichroism spectroscopy, and molecular dynamic simulations were used. We are defined the spatial structures of peptides: PAP(85-120), SEM1(86-107), SEM1(68-85), SEM1(68-107), and the structure of the SEM1(86-107) peptide in solution with dodecylphosphocholine micelles. Micelles acted as a model of membrane charged surface. The obtained results are planned to be further applied to the simulations of semen amyloids.

The work was supported by the Russian Science Foundation (project no. 20-73-10034).



References:



1. Münch J. Effect of semen and seminal amyloid on vaginal transmission of simian immunodeficiency virus / J. Münch, U. Sauermann, M. Yolamanova, K. Raue, Ch. Stahl-Hennig, F. Kirchhoff // Retrovirology. – 2013. -10(148). – P. 1–9.

2. Rusert P. Quantification of infectious HIV-1 plasma viral load using a boosted in vitro infection protocol /P. Rusert, M. Fischer, B. Joos, Ch. Leemann, H. Kuster, M. Flepp, S. Bonhoeffer, H. Günthard, A. Trkola, // Virology. – 2004. - 326(1). – P. 113-129.

3. Roan N.R. Peptides released by physiological cleavage of semen coagulum proteins form amyloids that enhance HIV infection / N.R. Roan, J.A. Müller, H. Liu, S. Chu, F. Arnold, Ch.M. Stürzel, P. Walther, M. Dong, H.E. Witkowska, F. Kirchhoff, J. Münch, W.C. Greene // Cell Host Microbe. – 2011. - 10(6). - P. 541–550.