“diffúzió és ütközés” típusú mechanizmus
további kollapszus és hélix kialakulás
hélix kialakulás és kollapszus több párhuzamos úton
Egy kis fehérje gombolyodása több párhuzamos úton
Semmelweis Egyetem
[email protected]
Osváth Szabolcs
Fehérjék szerkezetének kialakulása II
A kisebb kontaktus rendű szerkezetek gyorsabban gombolyodnak, mint a magasabb kontaktus rendűek. A korreláció a natív kontaktusok átlagos távolsága és gombolyodás sebessége között 6 nagyságrenden keresztül fennáll.
A natív szerkezet hatása a gombolyodás kinetikájára
Lizozim gombolyodásának energiafelszín leírása
A tranziens állapot vizsgálata Φ érték analízissel
Amiloid plakk kialakulása
A tranziens állapot vizsgálata Φ érték analízissel
Fehérje gombolyodás és aggregáció
Humán corticotropin releasing factor tárolódása amyloid szerkezetben.
Funkcionális amiloid szerkezetek
1859-ben Nicolaus Friedreich és August Kekulé vizsgálatai bebizonyították, hogy valójában fehérjéből áll.
Az amiloid elnevezést Rudolph Virchow vezette be 1854-ben, miután megfigyelte, hogy az agyban előforduló viaszos állagú abnormális képletek jóddal – a keményítőhöz hasonlóan – kékre festődnek (amylum latinul keményítőt jelent).
Amiloid
1982 1986 1997
18. sz. 1920 1939 1954 1959 1966 1976
súrlókór ismert Creutzfeldt-Jakob kór első leírása a súrlókór fertőző súrlókór: „lassú vírus” kuru, Creutzfeldt-Jakob kór, súrlókór hasonlítanak kuru csimpánz kísérletek (Daniel C. Gajdusek) Gajdusek Nobel díjat kap "for discoveries concerning new mechanisms for the origin and dissemination of infectious diseases" „prion” Stanley B. Prusiner első kerge marha kór eset Prusiner Nobel díjat kap "for his discovery of Prions – a new biological principle of infection"
Amiloid oligomerek szerkezete
In vitro amiloidokból visszanyert és eredeti natív PGK enzimaktivitása
Előfordul, hogy aktív fehérje nyerhető vissza amiloidból
Huntingtin inclusion Lewy body
Ig light chain
Transthyretin
Amylin
β2-microglobulin
Lysozyme mutant
Huntingtin
α-synuclein
PrP
Tau protein
Primary systemic amyloidosis
Senile systemic amyloidosis
Diabetes type II
Hemodialysis-associated amyloidosis
Familial systemic amyloidosis
Huntingon’s disease
Parkinson’s disease
CJD, other prion diseases
Taupathies, Pick disease, FTDP-17
mintegy két tucat betegség velejárója fehérje / peptid szisztémás / szövetspecifikus fiatalon / idős korban örökletes / sporadikus elsődleges / másodlagos alig kimutatható / kilogrammnyi mennyiségben in vivo funkcionális szerepe lehet in vitro betegséghez nem köthető fehérjéből is
Az amiloid szerkezetekről
PHF, Pick-body
Prion aggregate
Senile plaque
Aβ
Alzheimer’s disease
Sc
Aggregate
Protein/peptide
Disease
Amiloidózissal járó betegségek
– – – –
fragmentálódás mutáció evolúciós változás megnövekedett koncentráció
destabilizáció oka:
A fehérje destabilizációja vezet az amiloid képződéshez
szövet specifikus lerakódás: neurodegeneráció, demencia, mozgás koordinálatlanság
szisztémás amiloidózis: szervi (szív, vese, máj) elégtelenség
Amiloidózissal járó betegségek tünetei
Enzimek elvágják az amyloid prekurzor proteint β-amiloid fehérjét termelve.
Alzheimer kór, β amiloid plakkok kialakulása in vivo
Amiloidok és prekurzor fehérjéik
Az amyloid prekurzor protein aggregálódik.
Alzheimer kór, β amiloid plakkok kialakulása in vivo
Az amyloid prekurzor protein az agysejthez köt.
c
Alzheimer kór, β amiloid plakkok kialakulása in vivo
PrPC és PrPSC szerkezete
Creutzfeldt-Jakob kór, prion amiloid plakkok in vivo
Egészséges és Alzheimer kóros ember agyi aktivitása PET képen.
Alzheimer kór, β amiloid plakkok kialakulása in vivo
A β2 mikroglobulin a dialízishez kapcsolódó amyloidózisban rakódik le.
β2 mikroglobulin
A mutáció által destabilizált lizozim amiloid szerkezetekbe aggregálódik.
Örökletes álmatlanság, lizozim amiloid plakkok in vivo
szálak képződése – nem kovalens kötések
kereszt β-redős szerkezet – Van der Waals erők, „steric zipper”
β-redő kialakulása – hidrogén híd kötések
Amiloid plakk szerkezeti hierarchiája
6 - 12 nm vastag szálak egyenes elágazásmentes stabil megfelelően festődő kereszt β redős
Amiloid szálak szerkezete
Amiloid szálak növekedése
Fehérjék polimerizációs csapdája
eltérő fehérjékből keletkezett oligomerek szerkezete hasonló, hasonló hatásmechanizmusra utalva
valószínűleg toxikusabbak, mint az amiloid plakkok
az amiloid fibrillumok kialakulása felé vezető aggregált szerkezetek
Amiloid oligomerek
Prion szerkezeti „törzsek”
pórus
β-hordó
Amiloid oligomerek szerkezete
Fajok közötti „gát”
Amiloid plakkok kimutatása Kongó vörös festéssel szívizom szövetben
Amiloidok kimutatása, Kongó vörös festés
foszfatidilinozitol 3-kináz SH3 doménből in vitro növesztett amiloid szálak transzmissziós elektronmikroszkóppal készített képe
Amiloid szálak kimutatása, elektronmikroszkópia
B) Kongó vörös kettőstörésse 10 μM natív inzulin vagy 10μM natív Ig light chain (- - - -) amiloid jelenlétében
A) Kongó vörös kettőstörésse 80 nM inzulin (—) vagy 400nM Ig light chain (- - - -) amiloid jelenlétében
Amiloidok kimutatása, Kongó vörös kettőstörés
A foszfatidilinozitol 3kináz SH3 doménből in vitro növesztett amiloid szálak kisszögű röntgen szórás mintázata jól mutatja az amiloidokra jellemző β síkokat alkotó szálak (4.7 Å) és a β síkok közötti (9.4 Å) távolságokat.
Amiloid szálak kimutatása, kisszögű röntgen szórás
A p53 tetramerizáló doménből in vitro növesztett amiloid szálak infravörös abszorpció spektruma.
Amiloid szálak kimutatása, infravörös abszorpció
Amiloid lerakódások kimutatása a bőrben Thioflavin t festéssel
Amiloidok kimutatása, Thioflavin t festés
PGK-ból in vitro növesztett amiloidok méreteloszlásának megállapítása dinamikus fényszórással
Amiloid szálak méreteloszlása, dinamikus fényszórás
Thioflavin t fluoreszcencia emisszió PGK amyloid szálak jelenlétében és nélkülük
Amiloidok kimutatása, Thioflavin t fluoreszcencia
