ヨーテボリ大学化学および分子生物学部およびワレンバーグ分子および翻訳医学センターのBjörnBurmann博士は、パーキンソン病でビンゴ オンラインがどのように役割を果たすことができるかを概説しています。
ビンゴ オンラインの患者では、脳内のいわゆる「レビー体」の存在とこれの間には直接的な関係があります神経変性疾患。レビーの体は神経細胞内で発生し、タンパク質ビンゴ オンライン（最近H.ラシュエルによってレビューされた）などの多様な細胞オルガネラと凝集したタンパク質のメドレーで構成されています。1ビンゴ オンラインは、いわゆる「本質的に無秩序なタンパク質」であり、これらのタンパク質には固定された3次元構造がないが、幅広い異なる立体構造を交互に持っているという事実を特徴としています。 ビンゴ オンラインが細胞内で制御される方法と、その構造変化を不溶性凝集体に促進する細胞因子がこれまで不明のままです。
ビンゴ オンラインは、他の細胞タンパク質が細胞環境で正しく折りたたまれ、機能を満たすことができるようにするタンパク質のクラスの一般名です。シャペロンの重要な機能の1つは、さまざまなタスクを実行する非常に多様なクライアントのセットと対話することです。2これらのジョブは、それがどんな種類のシャペロンであるかに応じて非常に具体的にすることができますが、全体として、シャペロンは、クライアントタンパク質を安定化し、細胞内の毒性タンパク質凝集の折りたたみと形成を防ぐことにより作用する重要な細胞タンパク質として説明できます。一部のビンゴ オンラインには、既存のタンパク質凝集体を溶解したり、誤って折りたたまれたタンパク質を誘導したりする能力さえありますタンパク質のクリアランスと分解。シャペロンにはこれらの重要な特性があり、ビンゴ オンラインがこれらのクライアントでエンコードされたクライアントタンパク質を認識する特定の方法を持っていることを示す以前の研究とともに、すべてが異なる方法で機能するいくつかのヒトおよび細菌のシャペロンを選択し、これらのシャペロンがαと相互作用する方法をテストしました。3,4
細胞内のα-シヌクレインにバインドするビンゴ オンライン
α-シヌクレインとビンゴ オンラインがどのように相互作用するかを調査するために主に使用した手法は、NMR分光法（核磁気共鳴分光法）と呼ばれます。この手法は、より一般的に知られている医療技術の基礎でもある核スピンの磁気共鳴に基づいています磁気共鳴断層撮影。簡単に言えば、この方法では、結合パートナーの非存在下でスペクトルを測定することにより、α-シヌクレインとビンゴ オンライン間の相互作用をアミノ酸レベルで研究することができ、次にこれらの結果をα-シヌクレインに追加した後のスペクトルと比較することができます。
シャペロンがα-シヌクレインとどのように相互作用するかを詳細に検討し始めたとき、テストしたビンゴ オンラインのすべてが認識されたすべてのビンゴ オンラインがα-シヌクレインの特定の領域を非常に正確に気づきました。これらの領域は、α-シヌクレインのアミノ末端部分にあり、芳香族アミノ酸Tyr39周辺の6つのアミノ酸の短い領域にあります。
これまでのところ、ビンゴ オンラインとα-シヌクレインの間の相互作用が、精製されたタンパク質溶液を試験管内の精製タンパク質溶液を一緒に混合することでどのように見えるかをテストしていましたが、もちろん、最終的に私たちは生きているのと同じ種類の相互作用を観察できるかどうかを目指していました。哺乳類細胞。
これを達成するために、ベルリンのSelenko Labが先駆けたアプローチを適応させました。5精製された同位体で標識されたビンゴ オンラインは、エレクトロポレーションによって生きた哺乳類細胞に持ち込まれ、細胞内でそれを測定できるようになります6（図1を参照）。結果を、生きている哺乳類細胞におけるビンゴ オンラインのNMRプロファイルを示す以前に公開されたデータと比較することにより、5 生細胞と滴定実験でビンゴ オンラインの非常に類似した強度プロファイルを観察しました。
しかし、提案されたモデルは、α-シヌクレインがビンゴ オンラインと相互作用したときに同じプロファイルを観察したとは対照的に、α-シヌクレインが細胞膜と相互作用するため、生細胞のこのプロファイルが生じる可能性が高いということでした。これらの2つの仮説のどれが正しいかを明確にするために、これら2つの代替シナリオを区別できる実験的アプローチを開発することにしました。
最初に、α-シヌクレインが膜のない細胞抽出物で滴定されたときに発生したプロファイルを調べました。興味深いことに、ビンゴ オンラインで滴定したときに得られたα-シヌクレインの得られた強度プロファイルは、膜小胞を欠く細胞抽出物を採用したときにα-シヌクレインを滴定したときにも観察されますが、膜小胞を滴下すると完全に異なるタイプの強度プロファイルが見えます。
したがって、私たちの実験は、α-シヌクレインがビンゴ オンラインと膜の両方と相互作用できることを示しました。これらのタイプの相互作用はどの程度安定していますか？
α-シヌクレインの変更は、ビンゴ オンラインとの相互作用を妨げる可能性があります
質量分析を使用して、α-シヌクレインが主に生細胞に結合するものを調査し、α-シヌクレインが最も豊富なビンゴ オンラインHSC70およびHSP90の異なるバリアントを含むいくつかの異なるシャペロンに結合していることを発見しました。 HSC70とHSP90の両方を阻害すると、α-シヌクレインの強度プロファイルが影響を受け、HSC70のみが阻害されたかどうかは観察されなかったことに気付きました。
これらのビンゴ オンラインの両方を阻害すると、α-シヌクレインの平衡状態が乱され、より多くのα-シヌクレインがビンゴ オンラインではなく膜に結合するように見えることにも気付きました。興味深いことに、これにより、α-シヌクレインを含む安定した凝集体が形成されます。
最後に、α-シヌクレインの翻訳後修飾がビンゴ オンラインとの相互作用にどのように影響するかを詳しく調べました。アセチル化、リン酸化、メチオニン酸化、およびα-シヌクレインのアミノ末端部分を除去した変異体：α-シヌクレインのいくつかの知っている修飾をテストしました。
結果はどういう意味ですか？
要約すると、我々の結果は、α-シヌクレインがいくつかの異なるシャペロンによって認識される明確な認識シーケンスを持っていることを示しており、この相互作用を介してビンゴ オンラインがα-シヌクレインを調節する方法についても完全に新しい洞察を提供します。私たちのモデルでは、細胞が正常に機能し、健康であるため、α-シヌクレインの大部分はシャペロンに結合しています。
対照的に、α-シヌクレインとビンゴ オンラインのバランスが乱されると、α-シヌクレインは細胞膜とより広範囲に相互作用し、最近の研究が示唆するようにミトコンドリア膜に統合し始めた可能性のあるミトコンドリアに移転します7およびタンパク質凝集体を形成し始めます。レウィー体は主にα-シヌクレインとミトコンドリアの両方の断片で構成されており、ミトコンドリア機能の障害がビンゴ オンラインの背後にある貢献要因として示唆されており、モデルで説明できます。
実験では、HSC70およびHSP90ビンゴ オンラインに特定の阻害剤を使用しましたが、最も重要な質問はもちろん、同じ現象を自然に引き起こすものです。私たちのモデルでは、ビンゴ オンラインとα-シヌクレインの両方の変化した量および/または変化した活性の両方が平衡バランスを妨げる可能性がありますが、私たちが示したように、翻訳後の修正は、ビンゴ オンラインとα-シヌクレイン間の相互作用にも影響する可能性があります。
神経変性疾患のもう1つの重要なドライバーは、酸化ストレスです。これはまた、ビンゴ オンラインによるTyr39のリン酸化の増加に関連することが示されています8 私たちの研究では、α-シヌクレインとビンゴ オンラインの間の相互作用に抑制効果があることを示すことができました。いわゆる「C-ABL」であるTyr39の単リン酸化に使用したキナーゼは、C-ABLのアップレギュレーションがTyr39およびパーキンソン病の特定のリン酸化と強く相関するという観点からも興味深いものです。9
集合的に、私たちの最近の結果は、ビンゴ オンラインによって細胞のコンテキスト内でα-シヌクレインがどのように調節されるかについての新しい絵を形成し、シャペロンとα-シヌクレインの間の非機能的相互作用がどのようにα-シヌクレインを形成する凝集をもたらすかを示しています。これは、ニューロンの細胞機能障害につながり、その後神経変性疾患につながる重要な初期プロセスを表す可能性があります。
謝辞
B.M.B。スウェーデンの研究評議会（Vetenskapsrådetは、Grant 2016-04721）とKnut Och Och Alice Wallenberg Foundationから、Wallenberg Academy Fellowship（2016.0163）と、スウェーデンのGothenburg大学の分子および翻訳医学のWallenberg Centerを通じて、スウェーデンのアリス・ウォレンバーグ財団からの資金提供を感謝しています。
参照
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- Burmann、B.M。 and Hiller、S。（2015）「ビンゴ オンラインとビンゴ オンライン層状複合体：NMR分光師向けの動的な遊び場」。
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BjörnBurmann博士
助教授
Burmann Group
化学局と
Molecular Biology
Wallenberg Center for Molecular and Tlanslational Medicine
ヨーテボリ大学
+46 31 786 3937
bjorn.marcus.burmann@gu.se
https://wcmtm.gu.se/research-groups/burmann
この記事は、私たちの第2版にも掲載されますにも掲載されています。新しい四半期出版.
