前情回顧：活性α-突觸核蛋白在帕金森疾病動物模型中的應(yīng)用

 

       α-突觸核蛋白與帕金森氏癥的病因與疾病發(fā)展有著密切的聯(lián)系。帕金森氏癥 (PD) 是一種神經(jīng)衰退疾病，該疾病患者的大腦中可見α-突觸核蛋白聚集形成路易體。α-突觸核蛋白是由SNCA基因表達(dá)的一種分子量為 14-kDa 的蛋白。

 

       目前已知的α-突觸核蛋白的自然狀態(tài)可有很多種：可能是沒有折疊的單體¹、折疊的四聚體、或者是處于和其他寡聚體動態(tài)共存的形式²。在帕金森疾病中，這些分子量小的α-突觸核蛋白會聚集形成原纖維、纖維以及路易體，從而導(dǎo)致神經(jīng)元的病變和死亡。

 

       也有其他研究表明寡聚體和原纖維具有神經(jīng)毒性^3-6而路易小體可能有神經(jīng)保護(hù)功能⁷。StressMarq的活性聚集體具有催化突觸核蛋白單體聚集形成活性聚集體的作用，我們稱之為“種子”，從而能夠在人為控制條件下模擬帕金森等發(fā)病時神經(jīng)纖維聚集沉降的過程，對于研究退行性神經(jīng)疾病（如帕金森等）有著非常重要的意義。

 

 

       α-突觸核蛋白結(jié)構(gòu)：

 

 

       α-突觸核蛋白由三個主要區(qū)域：羧基末端區(qū)域、NAC區(qū)域、以及氨基末端區(qū)域構(gòu)成。A53T 突變位于氨基末端區(qū)域。

 

   

 

       A53T突變型α-突觸核蛋白特點：  

 

       A53T 是錯義點突變, 也就是導(dǎo)致了氨基酸的改變：第53 個氨基酸由丙氨酸突變?yōu)樘K氨酸。該突變是由于SNCA基因 209位置的鳥嘌呤變成了腺嘌呤 (G209A)⁸。A53T 突變與一種常染色體顯性遺傳的早發(fā)型 PD 相關(guān)，這種 PD 最先發(fā)現(xiàn)于意大利和希臘裔家族⁸，也見于一個韓國裔家族⁹，A53T 變異導(dǎo)致該疾病的發(fā)病年齡比較早⁸。雖然大部分的 PD 病例是散發(fā)型的，并非遺傳病，而且也不涉及 A53T 突變, 但是研究 A53T 突變可以幫助科研學(xué)者們更好的了解α-突觸核蛋白的聚集和發(fā)展機(jī)制，從而研發(fā)出更好的疾病模型和治療方案。

 

       丙氨酸和蘇氨酸有相似的結(jié)構(gòu)，但是α-突觸核蛋白中的丙氨酸替換成蘇氨酸對α突觸核蛋白的纖維原聚

 

       A53T突變型α-突觸核蛋白優(yōu)勢：

 

       A53T 變異只涉及到單一氨基酸改變，而且丙氨酸和蘇氨酸結(jié)構(gòu)上非常相近，那么為什么A53T突變型有這么強的聚集效果呢？這是因為A53T 和其他致病突變都發(fā)生在α-突觸核蛋白的氨基末端，理論模型顯示 A53T 突變會使α-突觸核蛋白的 NAC 區(qū)域和氨基或羧基區(qū)域的長程相互作用消失，導(dǎo)致 beta折疊的加速形成¹³。NMR 測量數(shù)據(jù)顯示 A53T 突變可以延長并穩(wěn)定在寡聚化和纖維化中起著重要作用的 beta折疊結(jié)構(gòu)¹⁴。因此A53T 突變型能夠更快聚集alpha突觸核蛋白，有更明顯的致病效果。

 

 

       下面的硫黃素T檢測曲線可以明顯看出A53T突變型的聚集效果明顯強于非突變型α-突觸核蛋白。

 

 

 

       下表為艾美捷科技為您推薦細(xì)胞應(yīng)激和神經(jīng)生物領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者StressMarq研發(fā)的，不同規(guī)格的A53T突變型α-突觸核蛋白單體、聚集體：

 

 

 

       參考文獻(xiàn)：

 

 

1. Fauvet B, et al. alpha-Synuclein in central nervous system and from erythrocytes, mammalian cells, and Escherichia coli exists predominantly as disordered monomer. J Biol Chem. 2012;287:15345–64.

 

2. Dehay B, Bourdenx M, Gorry P, et al. Targeting α-synuclein for treatment of Parkinson’s disease: mechanistic and therapeutic considerations. Lancet Neurol. 2015;14(8):855-866.

 

3. Karpinar DP, et al. Pre-fibrillar alpha-synuclein variants with impaired beta-structure increase neurotoxicity in Parkinson’s disease models. EMBO J. 2009;28:3256–68.

 

4. Winner B, et al. In vivo demonstration that alpha-synuclein oligomers are toxic. Proc Natl AcadSci U S A. 2011;108:4194–9.

 

5. Cremades N, et al. Direct observation of the interconversion of normal and toxic forms of alpha-synuclein. 2012;149:1048–59.

 

6. Danzer KM, et al. Different species of alpha-synuclein oligomers induce calcium influx and seeding. J Neurosci. 2007;27:9220–32.

 

7. Tanaka M, et al. Aggresomes formed by alpha-synuclein and synphilin-1 are cytoprotective. J Biol Chem. 2004;279:4625–31.

 

8. Polymeropoulos, M. H. Mutation in the -Synuclein Gene Identified in Families with Parkinson’s Disease. Science, 1998;276(5321), 2045–2047. doi:10.1126/science.276.5321.2045

 

9. Ki C.S. Stavrou E.F. Davanos N. Lee W.Y. Chung E.J. Kim J.Y. Athanassiadou A. The Ala53Thr mutation in the alpha-synuclein gene in a Korean family with Parkinson disease. Clin Genet. 2007 May;71(5):471-3.

 

10. Conway, K.E., Harper, J.D., & Lansbury, P.T. Accelerated in vitro fibril formation by a mutant α-synuclein linked to early-onset Parkinson disease. Nat Med. 1998, 4(11):1318-20

 

11. Flagmeier, P. et al. (2016). Mutations associated with familial Parkinson’s disease alter the initiation and amplification steps of α-synuclein aggregation. PNAS. 113(37):10328-10333.

 

12. Lashuel, H.A., Petre, B.M, Wall, J. et al. α-Synuclein, Especially the Parkinson’s Disease-associated Mutants, Forms Pore-like Annular and Tubular Protofibrils. J Mol Biol. 2002 Oct 4;322(5):1089-102

 

13. Coskuner, O., Wise-Scira, O. Structures and Free Energy Landscapes of the A53T Mutant-Type αSynuclein Protein and Impact of A53T Mutation on the Structures of the Wild-Type αSynuclein Protein with Dynamics. ACS Chem. Neurosci. 2013, 4, 1101−

 

14. Russel, R., Eliezer, D. Residual structure and dynamics in Parkinson’s disease-associated mutants of alpha-synuclein. J Biol Chem. 2001 Dec 7;276(49):45996-6003.

 

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