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Mechanism of Methylene Blue Inducing the Disulfide Bond Formation of Tubulin-Associated Unit Proteins
JACS Au ( IF 8.5 ) Pub Date : 2024-05-07 , DOI: 10.1021/jacsau.4c00262 Dong-Hyun Seo 1, 2 , Yang Hoon Huh 1 , Hae-Kap Cheong 1 , Eun-Hee Kim 1 , Jong-Soo Lim 3 , Min Jung Lee 4 , Donghan Lee 1 , Kyoung-Seok Ryu 1, 2
JACS Au ( IF 8.5 ) Pub Date : 2024-05-07 , DOI: 10.1021/jacsau.4c00262 Dong-Hyun Seo 1, 2 , Yang Hoon Huh 1 , Hae-Kap Cheong 1 , Eun-Hee Kim 1 , Jong-Soo Lim 3 , Min Jung Lee 4 , Donghan Lee 1 , Kyoung-Seok Ryu 1, 2
Affiliation
Methylene blue (MB) has recently completed a Phase-3 clinical trial as leuco-methylthioninium (LMT) bis(hydromethanesulfonate) for treating Alzheimer’s disease. Herein, we investigated the mechanism underlying the MB inhibition of tubulin-associated unit (tau) aggregation by focusing on tau monomers. We found that MB causes disulfide bond formation, resulting in strong nuclear magnetic resonance chemical shift perturbations in a large area of tau proteins. The oxidized form of MB, namely methylthioninium (MT+), specifically catalyzed the oxidation of cysteine residues in tau proteins to form disulfide bonds directly using O2. This process is independent of the MT+-to-LMT redox cycle. Moreover, MT+ preferentially oxidized C291 and C322 in the lysine-rich R2 and R3 domains. Under in vivo brain physoxia conditions, LMT may convert to MT+, possibly interfering with tau fibrillation via disulfide bond formation.
中文翻译:
亚甲基蓝诱导微管蛋白相关单元蛋白二硫键形成的机制
亚甲蓝 (MB) 最近完成了一项作为无色甲基硫鎓 (LMT) 双(氢甲磺酸盐)治疗阿尔茨海默病的 3 期临床试验。在此,我们通过关注 tau 单体,研究了 MB 抑制微管蛋白相关单位 (tau) 聚集的机制。我们发现MB引起二硫键形成,导致大面积的tau蛋白产生强烈的核磁共振化学位移扰动。 MB的氧化形式,即甲硫鎓(MT + ),直接利用O 2特异性催化tau蛋白中半胱氨酸残基的氧化形成二硫键。该过程独立于 MT +至 LMT 氧化还原循环。此外,MT +优先氧化富含赖氨酸的 R2 和 R3 结构域中的 C291 和 C322。在体内脑缺氧条件下,LMT 可能转化为 MT + ,可能通过二硫键的形成干扰 tau 纤维颤动。
更新日期:2024-05-07
中文翻译:
亚甲基蓝诱导微管蛋白相关单元蛋白二硫键形成的机制
亚甲蓝 (MB) 最近完成了一项作为无色甲基硫鎓 (LMT) 双(氢甲磺酸盐)治疗阿尔茨海默病的 3 期临床试验。在此,我们通过关注 tau 单体,研究了 MB 抑制微管蛋白相关单位 (tau) 聚集的机制。我们发现MB引起二硫键形成,导致大面积的tau蛋白产生强烈的核磁共振化学位移扰动。 MB的氧化形式,即甲硫鎓(MT + ),直接利用O 2特异性催化tau蛋白中半胱氨酸残基的氧化形成二硫键。该过程独立于 MT +至 LMT 氧化还原循环。此外,MT +优先氧化富含赖氨酸的 R2 和 R3 结构域中的 C291 和 C322。在体内脑缺氧条件下,LMT 可能转化为 MT + ,可能通过二硫键的形成干扰 tau 纤维颤动。