کلونینگ، بیان و تخلیص دومین BRICHOS حاصل از Bri2 و خاصیت ضد تجمعی آن

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، تهران،

2 استادیار، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، تهران،

3 استاد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، تهران،

چکیده
رسوب پروتئینها در اثر فرآیند تجمعدر درون یا بیرون سلول ها باعث ایجاد بسیاری از بیماری هایعصبی نظیر آلزایمر، تشنج هانتینگتون یا پارکینسون میشود. بیماری پارکینسون پس از آلزایمر دومین بیماری شایععصبی است که طی آن در اثر تجمع اجسام لوی و تخریب نورون های دوپامین اختلالات حرکتی در بیماران به وجود می آید. پروتئین آلفا سینوکلئین حاوی ۱۴۰ اسید آمینه، اصلی ترین پروتئین شناخته شده در تجمعات اجسام لوی است. طی فرآیند تجمع، مونومرهای پروتئینی آلفا سینوکلئینبصورت الیگومر به هم متصل شده و در نهایت بصورت رشته های آمیلوئیدی در می آیند. تاکنون دارویی برای توقف یا به تاخیر انداختن پیشرفت پارکینسون وجود نداشته اما مطالعات بر مکانیسم مولکولی تشکیل آمیلوئیدها و شناسایی مهار کننده های آن در حال افزایش است. بدین منظور در این تحقیق تاثیر دمین BRICHOSحاصل از BRI2 که می تواند وظایف مختلفی از جمله خاصیت ضد تجمعی داشته باشد بر فرایند تجمع آلفا سینوکلئینبه عنوان پروتئین مدل بررسی گردید. ژن مورد نظر ابتدا بهینه و سنتز گردید و سپس توسط PCRتکثیر گردید. محصول توسط آنزیم های Xho I و Nde1هضم آنزیمی شده و وارد وکتور بیانیpET28a گردید که به باکتری E.Coliترانسفورم شد. در آخر پپتید مورد نظر با کروماتوگرافی نیکل سفارز تخلیص شد. ژن آلفا سینوکلئین نیزبه صورت مجزا بیان و تخلیص گردید. اثر ضد تجمعی دمینBRICHOSبر فیبریلاسیون آلفا سینوکلئین با استفاده از روش فلورسانس تیوفلاوین Tو تکنیک TEMبررسیشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Dobson CM (2001) The structural basis of protein folding and its links with human disease. Philos Trans R Soc London Ser B Biol Sci 356:133–145
2. Dobson CM (2003) Protein folding and misfolding. Nature 426:884–890
3. Herczenik E, Gebbink MFBG (2008) Molecular and cellular aspects of protein misfolding and disease. FASEB J 22:2115–2133
4. Lambert MP, Barlow AK, Chromy BA, et al (1998) Diffusible, nonfibrillar ligands derived from Aβ1–42 are potent central nervous system neurotoxins. Proc Natl Acad Sci 95:6448–6453
5. Knowles TPJ, Waudby CA, Devlin GL, et al (2009) An analytical solution to the kinetics of breakable filament assembly. Science (80- ) 326:1533–1537
6. Galvin JE, Lee VM, Schmidt ML, et al (1999) Pathobiology of the Lewy body. Adv Neurol 80:313
7. Lotharius J, Brundin P (2002) Pathogenesis of Parkinson’s disease: dopamine, vesicles and α-synuclein. Nat Rev Neurosci 3:932–942
8. Hardy J, Cai H, Cookson MR, et al (2006) Genetics of Parkinson’s disease and parkinsonism. Ann Neurol 60:389–398
9. Giasson BI, Murray IVJ, Trojanowski JQ, Lee VM-Y (2001) A hydrophobic stretch of 12 amino acid residues in the middle of α-synuclein is essential for filament assembly. J Biol Chem 276:2380–2386
10. Dettmer U, Newman AJ, Soldner F, et al (2015) Parkinson-causing α-synuclein missense mutations shift native tetramers to monomers as a mechanism for disease initiation. Nat Commun 6:1–16
11. Breydo L, Wu JW, Uversky VN (2012) α-Synuclein misfolding and Parkinson’s disease. Biochim Biophys Acta (BBA)-Molecular Basis Dis 1822:261–285
12. Dedmon MM, Christodoulou J, Wilson MR, Dobson CM (2005) Heat shock protein 70 inhibits α-synuclein fibril formation via preferential binding to prefibrillar species. J Biol Chem 280:14733–14740
13. Wilhelmus MMM, Boelens WC, Otte-Höller I, et al (2006) Small heat shock protein HspB8: its distribution in Alzheimer’s disease brains and its inhibition of amyloid-β protein aggregation and cerebrovascular amyloid-β toxicity. Acta Neuropathol 111:139–149
14. Willander H, Hermansson E, Johansson J, Presto J (2011) BRICHOS domain associated with lung fibrosis, dementia and cancer–a chaperone that prevents amyloid fibril formation? FEBS J 278:3893–3904
15. Hedlund J, Johansson J, Persson B (2009) BRICHOS-a superfamily of multidomain proteins with diverse functions. BMC Res Notes 2:180
16. Peng S, Fitzen M, Jörnvall H, Johansson J (2010) The extracellular domain of Bri2 (ITM2B) binds the ABri peptide (1–23) and amyloid β-peptide (Aβ1–40): Implications for Bri2 effects on processing of amyloid precursor protein and Aβ aggregation. Biochem Biophys Res Commun 393:356–361
17. Willander H, Presto J, Askarieh G, et al (2012) BRICHOS domains efficiently delay fibrillation of amyloid β-peptide. J Biol Chem 287:31608–31617
18. Sweeney P, Park H, Baumann M, et al (2017) Protein misfolding in neurodegenerative diseases: implications and strategies. Transl Neurodegener 6:6
19. Luheshi LM, Crowther DC, Dobson CM (2008) Protein misfolding and disease: from the test tube to the organism. Curr Opin Chem Biol 12:25–31
20. Baldwin AJ, Knowles TPJ, Tartaglia GG, et al (2011) Metastability of native proteins and the phenomenon of amyloid formation. J Am Chem Soc 133:14160–14163
21. Chiti F, Dobson CM (2006) Protein misfolding, functional amyloid, and human disease. Annu Rev Biochem 75:333–366
22. Otzen DE (2013) Amyloid fibrils and prefibrillar aggregates: molecular and biological properties. John Wiley & Sons
23. Cheon M, Chang I, Mohanty S, et al (2007) Structural reorganisation and potential toxicity of oligomeric species formed during the assembly of amyloid fibrils. PLoS Comput Biol 3:
24. Wilson MR, Yerbury JJ, Poon S (2008) Potential roles of abundant extracellular chaperones in the control of amyloid formation and toxicity. Mol Biosyst 4:42–52
25. Broadley SA, Hartl FU (2009) The role of molecular chaperones in human misfolding diseases. FEBS Lett 583:2647–2653
26. Maiti P, Manna J, Veleri S, Frautschy S (2014) Molecular chaperone dysfunction in neurodegenerative diseases and effects of curcumin. Biomed Res Int 2014:
27. Vashist S, Cushman M, Shorter J (2010) Applying Hsp104 to protein-misfolding disorders. Biochem Cell Biol 88:1–13
28. Zhang H, Xu L-Q, Perrett S (2011) Studying the effects of chaperones on amyloid fibril formation. Methods 53:285–294
29. Willander H, Askarieh G, Landreh M, et al (2012) High-resolution structure of a BRICHOS domain and its implications for anti-amyloid chaperone activity on lung surfactant protein C. Proc Natl Acad Sci 109:2325–2329