بررسی اثر عوامل محیطی بر فرایند تجمع و فیبریل زایی پروتئین کاپا-کازئین

نویسندگان

1 عضو هیات علمی - دانشگاه ازاد اسلامی رشت

2 عضو هیات علمی /دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت

چکیده
سابقه و هدف: رشته های آمیلوئیدی، تجمعاتی رشته مانند هستند که از انواع مختلف پپتید ها و پروتئین ها بوجود می آیند و با توجه به شکل ظاهری شان در تصویر میکروسکوپ الکترونی و همچنین طی روش هایی مثل اتصال رنگ (dye binding) و حضور ساختار های رشته ای مبتنی بر صفحات بتای ارتقاء یافته و در تعامل با هم (cross beta) از سایر رشته های پروتئینی قابل تمیز می باشند. رشته های آمیلوئیدی در ایجاد بیماریهایی با نام عمومی Amyloidosis دخیل می باشند. بیماری هایی مثل الزایمر، پارکینسون و دیابت تیپ2 که در هر کدام نوع خاصی از پروتئین به صورت رشته های آمیلوئیدی (amyloid fibers) یا شبه آمیلوئیدی (amyloid-like fibers) در می آیند. بسیاری از پروتئین هایی را که در محیط in vivo آمیلوئیدی نشده اند را می توان در آزمایشگاه تحت شرایط خاصی به فرم آمیلوئیدی تبدیل نمود.

مواد و روشها: برای سنجش تشکیل فیبریل ها از روشهای جذب سنجی کنگورد، نشر فلورسانس ThT، داده های CD و تصاویر میکروسکوپ الکترونی گذاره استفاده شد.

یافته ها: نتایج نشان داد که حداکثر میزان تولید فیبریلهای آمیلوئیدی در غلظت 5 میلی گرم بر میلی لیتر، دمای 50 درجه سانتیگراد و pH برابر 4/7 تشکیل می شود.

نتیجه گیری: می توان رشته های آمیلوئیدی حاصل از کاپا کازئین را بعنوان نانو مواد جدید معرفی کرده و از اینرو نتایج حاصله، با توجه به کاربردهای متنوع نانو مواد، فرایند بهینه سازی تولید این رشته ها از پروتئین ارزان و در دسترس موجود در شیر را توجیه می نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Stefani,M.,Dobson,C.M.(2003)Protein aggregation and aggregate toxicity: new insights into protein folding, misfolding diseases and biological evolution.J.of Mol.Med.81,678-699
Chi,E. Y.,Krishnan, S.,Randolph, T.W., andCarpenter,J., F. (2003)Physical stability of proteins in aqueous solution: mechanism and driving forces in nonnative protein aggregation.Pharm.Res.20, 1325-1336.
Fink,A.(1998) Protein aggregation: folding aggregates, inclusion bodies and amyloid.Folding and design.3,9-23
Murzin,A.G.,Brenner,S.E.,Hubbard,T., andChothia, C. (1995) SCOP: a structural classification of proteins database for the investigation of sequences and structures.J.Mol.Biol.247,536-540
Wang,W.,Nema,S., andTeagarden,D.(2010)Protein aggregationPathways and influencing factors.Int.j.of pharm.390,89-99.
Ohnishi, S., and Takano, K. (2004) Amyloid fibrils from the viewpoint of protein folding.Cell Mol Life Sci 61,511-524
Fändrich,M. (2007)On the structural definition of amyloid fibrils and other polypeptide aggregates.Cell Mol. Life Sci.64,2066-2078
Kunz, C., Lönnerdal,B.(1990) Human-milk proteins: analysis of casein and casein subunits by anion-exchange chromatography, gel electrophoresis, and specific staining methods.Am. J. Clin. Nutr.51, 37-46
Holt, C., Carver, J.A., Ecroyd, H., and Thorn,D.C. (2013)Invited review: Caseins and the casein micelle: Their biological functions, structures, and behavior in foods.J. Dairy Sci.96,6127-6146
Nagy, K., Váró, G., and Szalontai, B. (2012) κ-Casein terminates casein micelle build-up by its “soft” secondary structure. Eur. Biophys. J.41,959-968
Sokolovski, M., Sheynis, T., Kolusheva, S., and Jelinek,R.(2008) Membrane interactions and lipid binding of casein oligomers and early aggregates.Biochim. Biophys. Acta.1778,2341-2349.
Ecroyd, H., Thorn,D., Liu, Y., and Carver,J.(2010) The dissociated form of kappa-casein is the precursor to its amyloid fibril formation.Biochem. J.429,251-260
Thorn, D.C.,Meehan,S.,Sunde, M.,Rekas,A.,Gras,S.L.,MacPhee, C.E.,Dobson,C.M., Wilson, M.R., and Carver,J.A.(2005) Amyloid Fibril Formation by Bovine Milk κ-Casein and Its Inhibition by the Molecular Chaperones αS-and β-Casein. Biochem.44, 17027-17036
Carrotta, R., Canale,C., Diaspro,A., Trapani, A., San Biagio,P., and Bulone, D. (2012) Inhibiting effect of α s1-casein on Aβ 1–40 fibrillogenesis.Biochim. Biophys. Acta.1820,124-132
toll, V.S., and Blanchard,J.S.(1990) Buffers: Principles and practice.Meth. Enzymol.182,24-38
Chiti, F., and Dobson,C.M. (2006)Protein misfolding, functional amyloid, and human disease.Annul.Rev.Biochem.75,333-366.
eyashekar, N.S., Sadana,A., andVo-Dinh,T. (2005) Proteinamyloidose misfolding: mechanisms, detection, and pathological implications.Meth.Mol.Biol.300,417-435
Dobson,C. (2006)Protein aggregation and its consequences for human disease.ProteinPept. Lett.13,219-227.
Scheibel,T.,Parthasarathy,R.,Sawicki, G., Lin, X.M., Jaeger,H., andLindquist,S.L.(2003) Conducting nanowires built by controlled self-assembly of amyloid fibers and selective metal deposition.Proc.Natl.Acad.Sci. USA 100,4527-4532.
Hamada,D.,Yanagihara,I., andTsumoto,K. (2004)Engineering amyloidogenicity towards the development of nanofibrillar materials.Trends Biotechnol.22,93-97.
Collins,S.R.,Douglass,A.,Vale,R.D., and Weissman, J.S. (2004) Mechanism of prion propagation: amyloid growth occurs by monomer addition.PLoS Biol.2,e321
Li, J., Uversky,V.N., and Fink,A.L. (2001)Effect of familial Parkinson's disease point mutations A30P and A53T on the structural properties, aggregation, and fibrillation of human alpha-synuclein. Biochem.40,11604-11613
Baxa,U.(2008) Structural basis of infectious and non-infectious amyloids, Curr Alzheimer Res.5,308-318
Chiti, F., and Dobson,C.M. (2009)Amyloid formation by globular proteins under native conditions.Nat.Chem.Bio.l 5, 15-22
Heo, C., Chang,K.A.,Choi, H.S., Kim, H.S., Kim, S., Liew, H., Kim,J.A., Yu, E. , andSuh,Y.H. (2007)Effects of the monomeric, oligomeric, and fibrillar Abeta42 peptides on the proliferation and differentiation of adult neural stem cells from subventricular zone.J.Neurochem,102,493-500.
Resende, R., Ferreiro,E.,Pereira, C., and De Oliveira,C.R. (2008)Neurotoxic effect of oligomeric and fibrillar species of amyloid-beta peptide 1-42: Involvement of endoplasmic reticulum calcium release in oligomer-induced cell death.Neuroscience 155,725-737
Shaykhalishahi, H., Taghizadeh,M., Yazdanparast,R., andChang,Y.T. (2010)Anti-amyloidogenic effect of AA3E2 attenuates beta-amyloid induced toxicity in SK-N-MC cells.Chem.Biol.Interact.186,16-23
Masuda,M.,Suzuki,N.,Taniguchi, S.,Oikawa, T., Nonaka,T.,Goedert, M., Hasegawa,M. (2006)Small molecule inhibitors of alpha-synuclein filament assembly.Biochem.45,6085-6094
Finke, J.M.,Roy,M.,Zimm, B.H., and Jennings,P.A.(2000) Aggregation events occur prior to stable intermediate formation during refolding of interleukin 1.Biochem.39,575-583.
Gupta,P.,Hall,C.K.,VoeglerA.C. (1998)Effect of denaturant and protein concentrations upon protein refolding and aggregation: A simple lattice model.Protein Sci.7,2642-2652.
Speed,M.A.,King,J.,Wang,D.C. (1997)Polymerization mechanism of polypeptide chain aggregation.Biotechnol. Bioeng.54,333-343.
Vermeer,A.P.,andNorde,W.(2000) The thermal stability of immunoglobulin: unfolding and aggregation of a multi-domain protein.Biophys. J.78,394-404.