Białko alfa synukleina to tetramer, nie monomer • Vera Bashmakova • Wiadomości naukowe o "elementach" • Biologia molekularna, medycyna

Białko alfa-synukleiny jest tetramerem, a nie monomerem

Ryc. 1. Jeden przykład pokazujący, że w komórce eukariotycznej alfa-synukleina występuje głównie w postaci tetrameru. Są to analizy Western blot (Western blot, patrz także Western blot), otrzymane na podstawie jednego typu elektroforezy w żelu poliakryloamidowym (mianowicie, niebieska elektroforeza na żelu poliakryloamidowym – BN-PAGE). Czarne paski krzyżowe odpowiada poziomowi alfa synukleiny. Można zauważyć, że masa cząsteczkowa białka wynosi około 50 kDa, podczas gdy masa monomeru wynosi tylko 14,46 kDa. M17D, HeLa, HEK293 i COS-7 – różne linie komórkowe, lizat RBC – lizat erytrocytów, kora myszy. – przedni kora myszy typu dzikiego. Obraz z artykułu w dyskusji Natura

Często zdarza się, że ważne badania zostają zatrzymane, ponieważ pochodzą z niewłaściwych przesłanek. Błąd może wystąpić z wielu powodów – na przykład ze względu na fakt, że wybrano niewłaściwą technikę w celu wyjaśnienia faktu. Najwyraźniej tak właśnie było podczas określania struktury białka alfa synukleiny (patrz Alpha-synukleina), która tworzy agregaty w jednej z najczęstszych chorób neurodegeneracyjnych, choroby Parkinsona.

W 1986 r. Odkryto dziedziczną postać choroby Parkinsona – cierpiała na nią część włoskiej miejscowości Contursi Terme (ContursiTerme); najwyraźniej choroba odeszła od jednego małżeństwa, który żył w tej wiosce pod koniec siedemnastego wieku. Przez dziesięć lat badacze pracowali nad identyfikacją mutacji, która doprowadziła do choroby, a ostatecznie w 1996 roku udało im się ustalić, że mutacja znajduje się w genie białka alfa synukleiny.

Niemal natychmiast po tym okazało się, że to samo białko jest głównym składnikiem ciał Lewiego (agregaty, które pojawiają się podczas parkinsonizmu w niektórych obszarach mózgu) oraz u pacjentów z nie-dziedzicznym parkinsonizmem! Wskazuje to na niezwykle ważną rolę białka w patogenezie choroby. Alpha-synukleina wydaje się być kluczem do tajemnicy rozwoju parkinsonizmu (a nawet wszystkich chorób neurodegeneracyjnych w ogóle). Zagraj w burzliwe badania nad strukturą tego białka i funkcjami, które wykonuje w ciele. A te badania nie doprowadziły do ​​prawie żadnych wyników.

Nie, oczywiście, wiele udało się nauczyć. Niemal natychmiast stwierdzono, że alfa-synukleina jest małym, prawie niestrukturalnym monomerycznym białkiem, które nabywa wyraźną konformację tylko w połączeniu z błoną lipidową.Naukowcy opierają się na tych danych, gdy próbowali dowiedzieć się, jaką funkcję pełni synukleina alfa w komórce i jaką rolę odgrywa ona w patogenezie parkinsonizmu. I może nie udało im się osiągnąć wymiernych rezultatów, ponieważ te dane były nieprawidłowe.

Faktem jest, że te dane uzyskano na rekombinowanym białku – to jest takim, które zostało wyprodukowane przez bakterie po tym, jak wprowadzi się do nich gen kodujący to białko. A kiedy studiujesz białka eukariotyczne produkowane przez bakterie, musisz wyciągnąć bardzo ostrożne wnioski. Komórka bakteryjna różni się od komórki eukariotycznej pod wieloma względami, a mechanizmy dojrzewania białka w tych dwóch typach komórek są bardzo różne. Dlatego też, chociaż sekwencję aminokwasów białka bakteryjnego można prawidłowo złożyć, w żadnym razie nie jest faktem, że w końcu to białko w komórce bakteryjnej okaże się takie samo jak w komórce eukariotycznej. Być może jakiś czynnik nie wystarcza mu do prawidłowego rozwoju, być może jego dojrzewanie w komórce eukariotycznej powinno odbywać się w oddzielnym przedziale, który po prostu nie istnieje w bakteriach, ale co można zrobić!

I tak, trzech naukowców z Harvard Medical School zdecydowało się dokładnie i dokładnie przestudiować strukturę alfa-synukleiny pochodzącej z komórek eukariotycznych.

Komórki były stosowane na różne sposoby – od różnych linii komórkowych do mysich komórek mózgowych i ludzkich czerwonych krwinek (które, jak się ostatnio okazało, również zawierają alfa synukleinę). Aby zbadać rozmiar białka, zastosowano takie techniki, które praktycznie nie naruszają konformacji białka, nie rozbijają go na kawałki, jeśli składa się on z kilku podjednostek i generalnie pozostawiają go tak nienaruszonym, jak to tylko możliwe. I zgodnie z wynikami eksperymentów okazało się, że alfa-synukleina jest homotetramerem – to znaczy białkiem składającym się z czterech identycznych podjednostek.

Wynik był dość nieoczekiwany, ponieważ zawsze uważano, że alfa-synukleina jest białkiem monomerycznym.

Inną ważną cechą synukleiny alfa była jego bezstrukturalność. Zwyczajowo uważano, że białko to praktycznie nie ma żadnej wtórnej konformacji i koaguluje w helisę alfa tylko wtedy, gdy wiąże się z błoną lipidową.

Wyobraźmy sobie niespodziankę badaczy, gdy okazało się, że białko tetrameryczne, w przeciwieństwie do monomeru, ma wyraźną strukturę alfa-helikalną! W tym samym czasie wiązanie tetrameru z membraną lipidową praktycznie nie zmieniło jego konformacji (chociaż wiązało się z nią silniej niż monomer). Jednocześnie luźny, niestrukturalizowany monomer, po zetknięciu się z membraną, naprawdę "podciągnął się" i stał się helisą alfa. Jest to szczególnie ważne, ponieważ w wielu teoriach wyjaśniających patogenezę parkinsonizmu główny nacisk położono na fakt, że alfa-synukleina zwinięta w spiralę nie byłaby skłonna do tworzenia z łatwością agregujących konformacji beta. Ale jeśli to białko jest normalne – tetramer, który początkowo, bez wiązania z błoną, ma wyraźną konformację alfa-helikalną, wówczas cały obraz patogenezy choroby będzie musiał zostać zmieniony.

Następnie naukowcy postanowili przyjrzeć się zdolności każdego z białek – pochodzących z eukariotycznych komórek (a dokładniej – czerwonych krwinek) tetrameru i rekombinowanego monomeru wytwarzanego przez bakterie – w celu utworzenia agregatów białkowych.I okazało się zaskakujące: monomer łatwo tworzył agregaty, a tetramer w ogóle ich nie tworzył! Można z tego wywnioskować, że powstawanie Taurusa Lewiego w parkinsonizmie wynika z faktu, że z jakiegoś powodu tetramery się rozpadają, a z tego powodu tworzy się duża liczba monomerów podatnych na agregację. Jeśli ten obraz jest poprawny, wtedy będzie można w jakiś sposób zrekompensować procesy patologiczne stabilizując strukturę tetrameryczną alfa-synukleiny.

Ryc. 2 Alukleina tetramer alfa nie tworzy agregatów in vitro nawet w dziesiątym dniu eksperymentu, podczas gdy monomeryczny zaczyna tworzyć agregaty już w piątym dniu. Wzdłuż osi poziomej – czas w dniach. Oś pionowa – poziom agregacji mierzony fluorescencją tioflawiny T (patrz tioflawina), barwnik fluorescencyjny, który swoiście wiąże się z fibrylami. Obraz z artykułu w dyskusji Natura

Oczywiście nie można jednoznacznie stwierdzić na podstawie uzyskanych danych, że normalna struktura alfa synukleiny jest tetrameryczna i żadna inna. Jest możliwe, że tetramery, trimery, dimery i monomery unoszą się w komórce w tym samym czasie.Jednak struktura tetrameru, jak widać, jest najbardziej rozpowszechniona i możliwe jest, że jej zniszczenie prowadzi do agregacji tego białka.

Źródło: Tim Bartels, Joanna G. Choi, Dennis J. Selkoe. α-Synukleina występuje fizjologicznie jako spiralnie zwinięty tetramer odporny na agregację // Natura. V. 477. str. 107-110 (01 września 2011 r.).

Vera Bashmakova


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: