Dependencia del pH de la fibrilización de amiloide

En diabéticos tipo 2, la hormona amiloide se pliega de manera incorrecta en placas de amiloide implicadas en la destrucción de las células β pancreáticas que producen insulina y amiloide. La aglomeración de amiloide es dependiente del pH, y la exposición de la hormona a entornos ácidos y básicos podría ser fisiológicamente importante. La amiloide tiene dos residuos ionizables entre pH 3 y 9: el grupo α-amino y His18. Nuestro enfoque para medir los valores de pKa para estos sitios ha sido observar la dependencia del pH de la fibrilización en variantes de amiloide que tienen solo uno de los dos grupos. El grupo α-amino en el extremo N desestructurado de la amiloide tiene un pKa cerca de 8.0, similar al valor en modelos de bobina aleatoria. En contraste, His18, que está involucrado en la estructura de lámina β intermolecular de los fibrilos, tiene un pKa que se reduce a 5.0 en los fibrilos en comparación con el valor de 6.5 en la bobina aleatoria. El pKa reducido de His18 se debe al entorno hidrofóbico del residuo y la repulsión electrostática entre residuos de His18 cargados positivamente en moléculas de amiloide vecinas en el fibrilo. His18 actúa como un interruptor electrostático que inhibe la fibrilización en su estado cargado. La presencia de una cadena lateral cargada en la posición 18 también afecta la morfología del fibrilo y reduce la citotoxicidad de la amiloide hacia un modelo de ratón MIN6 de células β pancreáticas. Además de los dos valores de pKa esperados, detectamos un pKa aparente de ~4.0 para el péptido derivado de amiloide NAc-SNNFGAILSS-NH2, que no tiene grupos titulables. Este pKa se debe a la ionización inducida por el pH del colorante tioflavina T. Al utilizar métodos alternativos para seguir la fibrilización, como el colorante Nile Red o turbidimetría, pudimos distinguir entre la titulación del colorante y los grupos en el péptido. Se observaron grandes diferencias en la cinética de reacción entre los diferentes métodos en pH ácido, debido a las cargas en el colorante ThT, que obstaculizan la formación de fibrilos al igual que las cargas en la proteína.