Biopolym. Cell. 2014; 30(3):190-196.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000895
Структура та функції біополімерів
Використання методу MALDI-TOF масс-спектрометрії для вивчення фібрилярних та олігомерних агрегатів альфа-синуклеїну
1Севериновська О. В., 2Ковальська В. Б., 2Лосицький М. Ю., 3Черепанов В. В., 4Субраманіам В., 2Ярмолюк С. М.
  1. Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України
    вул. Генерала Наумова, 17, Київ, Україна, 03164
  2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  3. Інститут фізики НАН України
    проспект Науки, 46, Київ, Україна, 03028
  4. Група нанобіофізікі, MESA та Інститут нанотехнологій і MIRA Інституту медико-біологічних технологій, Університет Твенте
    PO Box 217, 7500 AE Енсхеде, Нідерланди

Abstract

Мета. Вивчення агрегатів альфа-синуклеїну (ASN) різного структурового походження, а саме – амілоїдних фібрил і сферичних олігомерів порівняно з нативним білком. Методи. MALDI-TOF мас-спектрометрія та атомно-силова мікроскопія (АFМ). Результати. Мас-спектри нативного і фібрилярного ASN мають подібний характер – для них характерні інтенсивний пік молекулярного іона білка, піки низькомолекулярних асоціатов та досить незначний вміст продуктів фрагментації білка. У той же час у спектрі олігомерних агрегатів спостерігаються висока концентрація продуктів фрагментації білка, низька інтенсивність молекулярного іона та відсутність піків самоасоціатів. Висновки. Різницю між спектрами фибрилярного та олігомерного ASN можна пояснити як наявністю у зразках «залишкового» ASN і продуктів деградації білка, так і різними структурово залежними механізмами руйнування цих двох видів агрегатів при лазерній десорбції/іонізації. MALDI-TOF мас-спектрометрію можна запропонувати як метод вивчення агрегації та аналізу високомолекулярних агрегатів ASN. Також представляє інтерес визначення ефективності цього методу для дослідження агрегатів різних амілоїдогенних білків.
Keywords: альфа-синуклеїн, MALDI-TOF, амілоїдна фібрила, олігомерні агрегати, АFМ
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Green J, Goldsbury C, Mini T, Sunderji S, Frey P, Kistler J, Cooper G, Aebi U. Full-length rat amylin forms fibrils following substitution of single residues from human amylin. J Mol Biol. 2003;326(4):1147-56.
[2] Marvin LF, Roberts MA, Fay LB. Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry in clinical chemistry. Clin Chim Acta. 2003;337(1-2):11-21.
[3] Nazabal A, Weber J. Characterization and quantitation of antibody aggregates by high mass MALDI mass spectrometry. J Biomol Tech. 2010; 21(3 Suppl): S36.
[4] Metods in enzymology. Amyloid, prions and other protein aggre- gates, part C. Eds I. Kheterpal, R. Wetzel. Amsterdam, Elsevier Inc., 2006; Vol. 413. 375 p.
[5] Hamada D, Dobson CM. A kinetic study of beta-lactoglobulin amyloid fibril formation promoted by urea. Protein Sci. 2002;11(10):2417-26.
[6] Uversky VN. Neuropathology, biochemistry, and biophysics of alpha-synuclein aggregation. J Neurochem. 2007;103(1):17-37.
[7] Bartels AL, Leenders KL. Parkinson's disease: the syndrome, the pathogenesis and pathophysiology. Cortex. 2009;45(8):915-21.
[8] Lashuel HA, Petre BM, Wall J, Simon M, Nowak RJ, Walz T, Lansbury PT Jr. Alpha-synuclein, especially the Parkinson's disease-associated mutants, forms pore-like annular and tubular protofibrils. J Mol Biol. 2002;322(5):1089-102.
[9] Volles MJ, Lansbury PT Jr. Zeroing in on the pathogenic form of alpha-synuclein and its mechanism of neurotoxicity in Parkinson's disease. Biochemistry. 2003;42(26):7871-8.
[10] Volles MJ, Lee SJ, Rochet JC, Shtilerman MD, Ding TT, Kessler JC, Lansbury PT Jr. Vesicle permeabilization by protofibrillar alpha-synuclein: implications for the pathogenesis and treatment of Parkinson's disease. Biochemistry. 2001;40(26):7812-9.
[11] van Raaij ME, Segers-Nolten IM, Subramaniam V. Quantitative morphological analysis reveals ultrastructural diversity of amyloid fibrils from alpha-synuclein mutants. Biophys J. 2006;91(11):L96-8.
[12] van Rooijen BD, Claessens MM, Subramaniam V. Lipid bilayer disruption by oligomeric alpha-synuclein depends on bilayer charge and accessibility of the hydrophobic core. Biochim Biophys Acta. 2009;1788(6):1271-8.
[13] Dekina SS, Romanovska II, Gromovoy TYu. Influence of polymers on lysozyme molecules association. Biopolym Cell. 2011; 27(6):442–445.
[14] Sode K, Ochiai S, Kobayashi N, Usuzaka E. Effect of reparation of repeat sequences in the human alpha-synuclein on fibrillation ability. Int J Biol Sci. 2006;3(1):1-7.
[15] Wang W, Perovic I, Chittuluru J, Kaganovich A, Nguyen LT, Li- ao J, Auclair JR, Johnson D, Landeru A, Simorellis AK, Ju S, Co- okson MR, Asturias FJ, Agar JN, Webb BN, Kang C, Ringe D, Petsko GA, Pochapsky TC, Hoang QQ. A soluble a-synuclein construct forms a dynamic tetramer. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(43):17797–802.
[16] Rambaran RN, Serpell LC. Amyloid fibrils: abnormal protein assembly. Prion. 2008;2(3):112-7.
[17] Cho MK, Kim HY, Fernandez CO, Becker S, Zweckstetter M. Conserved core of amyloid fibrils of wild type and A30P mutant ?-synuclein. Protein Sci. 2011;20(2):387-95.
[18] Volkova KD, Kovalska VB, Yu Losytskyy M, Veldhuis G, Segers-Nolten GM, Tolmachev OI, Subramaniam V, Yarmoluk SM. Studies of interaction between cyanine dye T-284 and fibrillar alpha-synuclein. J Fluoresc. 2010;20(6):1267-74.
[19] Apetri MM, Maiti NC, Zagorski MG, Carey PR, Anderson VE. Secondary structure of alpha-synuclein oligomers: characterization by raman and atomic force microscopy. J Mol Biol. 2006;355(1):63-71.
[20] Conway KA, Lee SJ, Rochet JC, Ding TT, Williamson RE, Lansbury PT Jr. Acceleration of oligomerization, not fibrillization, is a shared property of both alpha-synuclein mutations linked to early-onset Parkinson's disease: implications for pathogenesis and therapy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(2):571–6.
[21] Lashuel HA, Petre BM, Wall J, Simon M, Nowak RJ, Walz T, Lansbury PT Jr. Alpha-synuclein, especially the Parkinson's disease-associated mutants, forms pore-like annular and tubular protofibrils. J Mol Biol. 2002;322(5):1089-102.
[22] Ding TT, Lee SJ, Rochet JC, Lansbury PT Jr. Annular alpha-synuclein protofibrils are produced when spherical protofibrils are incubated in solution or bound to brain-derived membranes. Biochemistry. 2002;41(32):10209-17.
[23] Quist A, Doudevski I, Lin H, Azimova R, Ng D, Frangione B, Kagan B, Ghiso J, Lal R. Amyloid ion channels: a common structural link for protein-misfolding disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102(30):10427-32.
[24] Volles MJ, Lee SJ, Rochet JC, Shtilerman MD, Ding TT, Kessler JC, Lansbury PT Jr. Vesicle permeabilization by protofibrillar alpha-synuclein: implications for the pathogenesis and treatment of Parkinson's disease. Biochemistry. 2001;40(26):7812-9.
[25] Kaylor J, Bodner N, Edridge S, Yamin G, Hong DP, Fink AL. Characterization of oligomeric intermediates in alpha-synuclein fibrillation: FRET studies of Y125W/Y133F/Y136F alpha-synuclein. J Mol Biol. 2005;353(2):357-72.
[26] Kovalska VB, Losytskyy MY, Tolmachev OI, Slominskii YL, Segers-Nolten GM, Subramaniam V, Yarmoluk SM. Tri- and pentamethine cyanine dyes for fluorescent detection of ?-synuclein oligomeric aggregates. J Fluoresc. 2012;22(6):1441-8.