The N‐domain of angiotensin‐converting enzyme specifically hydrolyzes the Arg‐5‐His‐6 bond of Alzheimer's Aβ‐(1‐16) peptide and its isoAsp‐7 analogue with different efficiency as evidenced by quantitative matrix‐assisted laser desorption/ionization time‐of‐flight mass spectrometry

Abstract

Chronic imbalance between production and degradation of the human amyloid-beta peptide (Abeta) is assumed to play an important role in pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). Post-translational modifications of Abeta could influence its interactions with specifically cleaving proteases and, therefore, perturb the Abeta homeostasis. The angiotensin-converting enzyme (ACE) was previously shown to degrade non-modified Abeta in vitro and in cells. In the presented work, we investigated the effect of isomerization of Asp-7, a common non-enzymatic age-related modification found in AD-associated Abeta species, on hydrolysis of Abeta by ACE. Two synthetic peptides corresponding to the Abeta region 1-16 with either Asp or isoAsp residues in position 7 were examined as monomeric soluble substrates for the N- as well as for the C-domain of ACE. The use of matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOFMS) coupled with the (18)O-labeled internal standard approach has allowed us to show that (i) the N-domain of ACE (N-ACE), but not the C-domain, selectively cleaves the Arg-5-His-6 bond in both peptides, and that (ii) N-ACE hydrolyzes the isoAsp-7 analogue more efficiently than the non-modified one. Our results demonstrate a new endopeptidase activity of N-ACE as well as high preference of the domain to recognize and hydrolyze the isomerized Abeta species that were earlier suggested to promote AD pathogenesis. The results suggest the need for further analysis of biological effects of isomerized Abeta and its interaction with ACE in AD pathogenesis.

Angiotensin converting enzyme and Alzheimer's disease

“…2) [12,13,15]. В гидролизе других физиологических субстратов -горалатида (AcSDKP), отрицательного регулятора гемопоэза [77,78] и ангиотензина 1-7 (DRVYIHP), антагониста АII [79] -N-домен ведёт себя как типичная карбоксипептидаза.…”

“…Однако при исследовании взаимодействия отдельных доменов АПФ с Аb оказалось, что деградация Аb осуществляется исключительно N-доменом. Так в одном из экспериментов было продемонстрировано расщепление N-доменом связи R 5 -H 6 в Аb 16 (цинк-связывающем домене Аb) [15], в другом эксперименте -расщепление связи D 7 -S 8 в Аb 40 [13]. В обоих случаях гидролиз Аb в присутствии С-домена АПФ не наблюдался.…”

“…Кроме участия АПФ мозга в образовании ангиотензиновых пептидов, он принимает непосредственное участие в деградации Аb [12][13][14][15], в том числе в превращении высоко патогенного Аb 42 в менее патогенный Аb 40 [81]. В связи с этим увеличение активности АПФ мозга при БА может рассматриваться в качестве компенсаторной реакции организма, способствующей торможению процесса амилоидогенеза и направленной на снижение нейропатологических отклонений.…”

“…Назначение ингибиторов АПФ (иАПФ) является основным терапевтическим подходом, применяемым при лечении различных форм гипертонии и других сердечно-сосудистых заболеваний [9][10][11]. В последнее десятилетие было обнаружено, что АПФ участвует в деградации Аb [12][13][14][15]. Данные, полученные в экспериментах in vitro, показали, что торможение активности АПФ при применении его ингибиторов (иАПФ) может усиливать патологические процессы, в которых принимает участие Аb -отложения амилоида в виде бляшек и образования фибрилл.…”

Angiotensin converting enzyme: the antigenic properties of the domain, role in alzheimer's disease and tumor progression

“…В работе принимали участие сотрудники ИБМХ из группы масс-спектрометрии и лаборатории медицинской протеомики [30].…”