Protein alpha synuclein là một tetramer, không phải là một monomer • Vera Bashmakova • Tin tức khoa học về "Nguyên tố" • Sinh học phân tử, Y học

Alpha-synuclein protein là một tetramer, không phải là một monomer

Hình 1. Một ví dụ cho thấy rằng trong một tế bào nhân chuẩn, alpha-synuclein hiện diện chủ yếu ở dạng một tetramer. Đây là các blots phương Tây (Western blot; xem thêm Western blot), thu được trên cơ sở một loại điện di gel polyacrylamide (cụ thể là điện di gel gốc polyacrylamide màu xanh – BN-PAGE). Dải chéo màu đen tương ứng với mức độ alpha synuclein. Có thể thấy rằng trọng lượng phân tử của protein ở đây là khoảng 50 kDa, trong khi khối lượng monomer chỉ là 14,46 kDa. M17D, HeLa, HEK293 và COS-7 – các dòng tế bào khác nhau, RBC lysate – lysate hồng cầu, chuột cort. – vỏ phía trước của một con chuột hoang dã. Hình ảnh từ bài viết trong thảo luận Thiên nhiên

Nó thường xảy ra rằng các nghiên cứu quan trọng đến bế tắc vì chúng đến từ cơ sở sai. Một lỗi có thể xảy ra vì nhiều lý do – ví dụ, do thực tế là một kỹ thuật không chính xác đã được chọn để làm rõ một thực tế. Rõ ràng, đây là chính xác những gì đã xảy ra khi xác định cấu trúc của protein alpha synuclein (xem Alpha-synuclein), tạo thành uẩn ở một trong những bệnh thoái hóa thần kinh phổ biến nhất, bệnh Parkinson.

Năm 1986, một dạng di truyền của bệnh Parkinson đã được phát hiện – một số ngôi làng Contursi Terme của Ý bị bệnh này (Contursi)Terme); dường như, căn bệnh này đã biến mất từ ​​một cặp vợ chồng sống trong ngôi làng này vào cuối thế kỷ XVIII. Trong mười năm, các nhà nghiên cứu đã làm việc để xác định đột biến dẫn đến căn bệnh này, và cuối cùng vào năm 1996, họ đã xác định được rằng đột biến có trong gen của protein alpha synuclein.

Gần như ngay sau đó, hóa ra là cùng một protein là thành phần chính của cơ thể Levi's (các uẩn xảy ra trong bệnh Parkinson ở một số vùng não) và ở những bệnh nhân bị bệnh Parkinson không di truyền, cũng vậy! Điều này cho thấy vai trò cực kỳ quan trọng của protein trong sinh bệnh học của bệnh. Alpha-synuclein có vẻ là chìa khóa cho bí mật của sự phát triển của bệnh Parkinson (và thậm chí tất cả các bệnh thoái hóa thần kinh nói chung). Đun sôi nghiên cứu về cấu trúc của protein này và các chức năng mà nó thực hiện trong cơ thể. Và những nghiên cứu này không dẫn đến hầu như bất kỳ kết quả nào.

Không, nhiều, tất nhiên, quản lý để tìm hiểu. Gần như ngay lập tức, người ta tìm thấy rằng alpha-synuclein là một protein monomeric nhỏ, gần như không có cấu trúc, nó thu được một cấu trúc rõ rệt chỉ khi kết hợp với màng lipid.Các nhà nghiên cứu về cơ bản dựa vào những dữ liệu này khi họ cố gắng tìm ra những chức năng alpha synuclein thực hiện trong tế bào và vai trò của nó trong sinh bệnh học của bệnh Parkinson. Và có thể họ không đạt được kết quả hữu hình bởi vì những dữ liệu này không chính xác.

Thực tế là những dữ liệu này thu được trên một protein tái tổ hợp – đó là, một chất được tạo ra bởi vi khuẩn sau khi họ có gen mã hóa protein này được chèn vào chúng. Và khi bạn nghiên cứu các protein nhân chuẩn tạo ra bởi vi khuẩn, bạn phải rút ra những kết luận rất cẩn thận. Một tế bào vi khuẩn khác với tế bào nhân chuẩn theo nhiều cách, và các cơ chế của sự trưởng thành protein ở hai loại tế bào này rất khác nhau. Do đó, mặc dù trình tự axit amin của một protein vi khuẩn có thể được lắp ráp một cách chính xác, nó không phải là một thực tế rằng cuối cùng protein này trong một tế bào vi khuẩn sẽ biến ra giống như trong một tế bào nhân chuẩn. Có lẽ một số yếu tố là không đủ để anh ta phát triển đúng, có thể sự trưởng thành của anh ta trong một tế bào nhân chuẩn nên diễn ra trong một ngăn riêng biệt, mà chỉ đơn giản là không tồn tại trong vi khuẩn, nhưng những gì có thể được thực hiện!

Và như vậy, ba nhà khoa học từ Trường Y Harvard đã quyết định nghiên cứu cẩn thận và cẩn thận cấu trúc của alpha-synuclein có nguồn gốc từ tế bào nhân chuẩn.

Các tế bào được sử dụng theo nhiều cách khác nhau – từ các dòng tế bào khác nhau đến các tế bào não chuột và các tế bào máu đỏ của con người (trong đó gần đây, cũng chứa alpha synuclein). Để nghiên cứu kích thước của protein, các kỹ thuật như vậy đã được sử dụng thực tế không vi phạm cấu tạo của protein, không phá vỡ nó thành từng mảnh, nếu nó bao gồm một số tiểu đơn vị, và thường để nó nguyên vẹn nhất có thể. Và theo kết quả của các thí nghiệm, hóa ra alpha-synuclein là một homotetramer – có nghĩa là, một protein bao gồm bốn tiểu đơn vị giống hệt nhau.

Kết quả là khá bất ngờ, bởi vì người ta luôn tin rằng alpha-synuclein là một protein monomeric.

Một đặc điểm quan trọng khác của alpha synuclein là cấu trúc của nó. Người ta thường nghĩ rằng protein này thực tế không có cấu tạo thứ cấp và tích tụ vào xoắn alpha chỉ khi nó liên kết với màng lipid.

Hãy tưởng tượng sự ngạc nhiên của các nhà nghiên cứu khi nó bật ra rằng protein tetrameric, không giống như monomeric, có cấu trúc alpha-xoắn rõ rệt! Đồng thời, sự ràng buộc của tetramer với màng lipid thực tế đã không thay đổi cấu tạo của nó (mặc dù nó liên kết với nó mạnh hơn so với monomer). Đồng thời, một monomer lỏng lẻo, không có cấu trúc, đã tiếp xúc với màng tế bào, thực sự “kéo lên” và trở thành một xoắn alpha. Điều này đặc biệt quan trọng bởi vì trong nhiều lý thuyết giải thích sinh bệnh học của bệnh Parkinson, sự nhấn mạnh chính được đặt trên thực tế là alpha synuclein cuộn trong một vòng xoắn sẽ không có khuynh hướng tạo thành sự phù hợp beta thích hợp. Nhưng nếu protein này là bình thường – một tetramer, mà ban đầu, mà không có bất kỳ ràng buộc với màng, có một hình dạng alpha-xoắn rõ ràng, sau đó toàn bộ hình ảnh của bệnh sinh của bệnh sẽ phải được sửa đổi.

Và sau đó các nhà khoa học quyết định xem xét khả năng của mỗi protein – có nguồn gốc từ tế bào nhân chuẩn (và cụ thể hơn – tế bào máu đỏ) tetramer và monomer tái tổ hợp được tạo ra bởi vi khuẩn – để tạo thành uẩn protein.Và một điều đáng ngạc nhiên đã xảy ra: các monomer dễ dàng hình thành uẩn, và tetramer đã không tạo thành chúng ở tất cả! Từ điều này chúng ta có thể giả định rằng sự hình thành của Kim Ngưu Levi's trong bệnh Parkinson là do thực tế là vì một số lý do tetramers đang tan vỡ, và bởi vì điều này, một số lượng lớn các monome dễ bị tập hợp được hình thành. Nếu hình ảnh này là chính xác, sau đó nó sẽ có thể bằng cách nào đó cố gắng để bù đắp cho các quá trình bệnh lý bằng cách ổn định cấu trúc tetrameric alpha synuclein.

Hình 2 Tetramer alpha synuclein không hình thành uẩn in vitro ngay cả vào ngày thứ mười của thí nghiệm, trong khi monomeric bắt đầu hình thành các uẩn vào ngày thứ năm. Dọc theo trục ngang – thời gian trong ngày. Trục tung – mức độ tổng hợp được đo bằng huỳnh quang của thioflavin T (xem Thioflavin), một loại thuốc nhuộm huỳnh quang đặc biệt gắn với các sợi nhỏ. Hình ảnh từ bài viết trong thảo luận Thiên nhiên

Tất nhiên, không thể đưa ra kết luận rõ ràng từ dữ liệu thu được rằng cấu trúc bình thường của alpha synuclein là tetrameric và không có khác. Có thể là các tetramers, trimers, dimers và monome trôi nổi trong tế bào cùng một lúc.Tuy nhiên, cấu trúc tetramer, rõ ràng, là phổ biến nhất, và có thể là sự hủy diệt của nó dẫn đến sự tổng hợp protein này.

Nguồn: Tim Bartels, Joanna G. Choi, Dennis J. Selkoe. α-Synuclein xảy ra về mặt sinh lý như là một tetramer gấp nếp xoắn ốc chống lại sự tập hợp // Thiên nhiên. V. 477. P. 107-110 (01 tháng 9 năm 2011).

Vera Bashmakova


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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