Characterization of the nanoscale properties of individual amyloid fibrils

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作者
J. F. Smith,Tuomas P. J. Knowles,Christopher M. Dobson,Cait E. MacPhee,Mark E. Welland
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:103 (43): 15806-15811 被引量:585
标识
DOI:10.1073/pnas.0604035103
摘要

We report the detailed mechanical characterization of individual amyloid fibrils by atomic force microscopy and spectroscopy. These self-assembling materials, formed here from the protein insulin, were shown to have a strength of 0.6 +/- 0.4 GPa, comparable to that of steel (0.6-1.8 GPa), and a mechanical stiffness, as measured by Young's modulus, of 3.3 +/- 0.4 GPa, comparable to that of silk (1-10 GPa). The values of these parameters reveal that the fibrils possess properties that make these structures highly attractive for future technological applications. In addition, analysis of the solution-state growth kinetics indicated a breakage rate constant of 1.7 +/- 1.3 x 10(-8) s(-1), which reveals that a fibril 10 mum in length breaks spontaneously on average every 47 min, suggesting that internal fracturing is likely to be of fundamental importance in the proliferation of amyloid fibrils and therefore for understanding the progression of their associated pathogenic disorders.
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