Protein alpha synuclein adalah tetramer, bukan monomer • Vera Bashmakova • Berita Sains mengenai "Elemen" • Biologi Molekul, Perubatan

Protein Alpha-synuclein adalah tetramer, bukan monomer

Rajah. 1. Satu contoh yang menunjukkan bahawa dalam sel eukariotik, alpha-synuclein hadir terutamanya dalam bentuk tetramer. Ini adalah blots Barat (Blot Barat; lihat juga Blot Barat), yang diperolehi berdasarkan satu jenis elektroforesis gel polyacrylamide (iaitu elektroforesis Gel asli polyacrylamide biru – BN-PAGE). Jalur silang hitam sesuai dengan tahap synuclein alfa. Dapat dilihat bahawa berat molekul protein di sini adalah kira-kira 50 kDa, manakala jisim monomer hanya 14.46 kDa. M17D, HeLa, HEK293 dan COS-7 – sel-sel yang berlainan, RBC lysate – erythrocyte lysate, Mouse cort. – kulit hadapan tikus jenis liar. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Ia sering berlaku bahawa kajian penting datang terhenti kerana mereka datang dari premis yang salah. Kesalahan boleh berlaku untuk banyak sebab – contohnya, disebabkan teknik yang salah telah dipilih untuk menjelaskan fakta. Rupa-rupanya, ini adalah apa yang berlaku apabila menentukan struktur protein synuclein alfa (lihat Alpha-synuclein), yang membentuk agregat dalam salah satu penyakit neurodegenerative yang paling biasa, penyakit Parkinson.

Pada tahun 1986, satu bentuk penyakit keturunan Parkinson telah ditemui – beberapa kampung Itali Contursi Terme menderita daripadanya (ContursiTerme); nampaknya, penyakit ini telah hilang dari satu pasangan suami isteri yang tinggal di kampung ini pada akhir abad ketujuh belas. Selama sepuluh tahun, penyelidik bekerja untuk mengenal pasti mutasi yang membawa kepada penyakit ini, dan pada akhirnya pada 1996 mereka berjaya menentukan mutasi itu adalah dalam gen protein synuclein alfa.

Hampir selepas itu, ternyata protein yang sama adalah komponen utama badan Levi (agregat yang berlaku semasa parkinsonisme di beberapa kawasan otak) dan pada pesakit dengan parkinsonisme bukan warisan juga! Ini menunjukkan peranan penting protein dalam patogenesis penyakit ini. Alpha-synuclein nampaknya menjadi kunci kepada rahasia perkembangan parkinsonisme (dan juga semua penyakit neurodegenerative secara umum). Rebus kajian penyelidikan mengenai struktur protein ini dan fungsi-fungsi yang ia lakukan di dalam badan. Dan kajian ini tidak membawa kepada hampir apa-apa keputusan.

Tidak, banyak, tentu saja, berjaya belajar. Hampir dengan serta-merta, didapati bahawa alpha-synuclein adalah protein monomerik yang kecil, hampir tidak tersusun, yang memperoleh pengakuan ketara hanya apabila digabungkan dengan membran lipid.Para penyelidik pada dasarnya bergantung kepada data ini apabila mereka cuba untuk mengetahui fungsi sinonim alpha yang berfungsi dalam sel dan peranannya yang dimainkan dalam patogenesis parkinsonisme. Dan mungkin mereka gagal mencapai hasil ketara kerana data ini salah.

Hakikatnya ialah data-data ini diperolehi dengan protein rekombinan – iaitu, yang dihasilkan oleh bakteria selepas mereka mempunyai pengekodan gen protein ini dimasukkan ke dalamnya. Dan apabila anda mengkaji protein eukariotik yang dihasilkan oleh bakteria, anda mesti membuat kesimpulan yang sangat berhati-hati. Sel bakteria berbeza dari sel eukariotik dalam banyak cara, dan mekanisme pematangan protein dalam kedua-dua jenis sel ini sangat berbeza. Oleh itu, walaupun urutan asid amino protein bakterium boleh dipasang dengan betul, tidaklah benar bahawa pada akhirnya protein ini dalam sel bakteria akan berubah sama seperti dalam sel eukariotik. Mungkin sesetengah faktor tidak mencukupi untuk dia berkembang dengan betul, mungkin pematangannya dalam sel eukariotik harus dilakukan dalam petak yang berasingan, yang tidak semestinya ada dalam bakteria, tetapi apa yang boleh dilakukan!

Oleh itu, tiga saintis dari Sekolah Perubatan Harvard memutuskan untuk berhati-hati dan teliti mengkaji struktur alpha-synuclein yang diperoleh daripada sel-sel eukariotik.

Sel-sel telah digunakan dalam pelbagai cara – dari sel-sel sel yang berbeza untuk sel-sel otak tetikus dan sel darah merah manusia (yang, seperti yang ternyata baru-baru ini, juga mengandungi alpha synuclein). Untuk mengkaji saiz protein, teknik sedemikian digunakan yang secara praktikalnya tidak melanggar pematuhan protein, jangan memecahkannya, jika ia terdiri daripada beberapa subunit, dan secara umumnya meninggalkannya seefektif mungkin. Dan menurut hasil eksperimen, ternyata bahawa alpha-synuclein adalah homotetramer – iaitu, protein yang terdiri daripada empat subunit yang sama.

Hasilnya agak tidak dijangka, kerana ia selalu percaya bahawa alpha-synuclein adalah protein monomerik.

Satu lagi ciri penting alpha synuclein adalah ketidakstabilannya. Adalah lazim untuk berfikir bahawa protein ini tidak mempunyai konformasi sekunder dan menggabungkan ke dalam heliks alfa hanya apabila ia mengikat pada membran lipid.

Bayangkan mengejutkan para penyelidik apabila ternyata bahawa protein tetramerik, tidak seperti monomerik, mempunyai struktur alpha-helical yang jelas! Pada masa yang sama, pengikatan tetramer dengan membran lipid praktikal tidak mengubah pengesahannya (walaupun ia berkaitan dengannya lebih kuat daripada monomer). Pada masa yang sama, monomer longgar, tidak berstruktur, telah dihubungi membran, benar-benar "ditarik" dan menjadi heliks alfa. Hal ini sangat penting kerana dalam banyak teori yang menerangkan patogenesis parkinson, penekanan utama diberikan pada fakta bahawa synuclein alfa yang bergelung di lingkaran tidak akan begitu cenderung untuk membentuk sukarela mengagregahkan konformasi beta. Tetapi jika protein ini normal – tetramer, yang pada mulanya, tanpa apa-apa mengikat pada membran, mempunyai pengubah alfa-heliks yang jelas, maka gambaran keseluruhan patogenesis penyakit itu perlu disemak semula.

Dan kemudian para saintis memutuskan untuk melihat keupayaan setiap protein – yang berasal dari sel eukariotik (dan lebih khusus – sel darah merah) tetramer dan monomer rekombinan yang dihasilkan oleh bakteria – untuk membentuk agregat protein.Dan satu perkara yang mengejutkan ternyata: agregat monomer mudah terbentuk, dan tetramer tidak membentuknya sama sekali! Daripada ini, kita boleh menganggap bahawa pembentukan Levi's Taurus dalam parkinsonisme adalah disebabkan oleh sebab alasan tertentu tetramer hancur, dan kerana itu, sebilangan besar monomer yang terdedah kepada agregasi terbentuk. Sekiranya gambar ini betul, maka bolehlah cuba untuk mengimbangi proses patologi dengan menstabilkan struktur tetramerik alpha-synuclein.

Rajah. 2 Sinomelin alpha tetramer tidak membentuk agregat dalam vitro walaupun pada hari kesepuluh percobaan, sementara monomerik mula membentuk agregat yang sudah pada hari kelima. Sepanjang paksi mendatar – masa dalam hari. Paksi menegak – tahap pengagregatan yang diukur oleh pendarfluor thioflavin T (lihat Thioflavin), pewarna neon yang secara khusus mengikat fibril. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Sudah tentu, adalah mustahil untuk membuat kesimpulan yang tidak jelas dari data yang diperolehi bahawa struktur normal alpha synuclein adalah tetrameric dan tidak lain. Ada kemungkinan bahawa tetramer, trimer, dimer dan monomer terapung di dalam sel pada masa yang sama.Walau bagaimanapun, struktur tetramer, nampaknya, adalah yang paling biasa, dan kemungkinan kemusnahannya membawa kepada pengagregatan protein ini.

Sumber: Tim Bartels, Joanna G. Choi, Dennis J. Selkoe. α-Synuclein berlaku secara fisiologi sebagai tetramer yang dilipat secara helikopter yang menentang agregasi // Alam. V. 477. P. 107-110 (01 September 2011).

Vera Bashmakova


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

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