Введение к работе
Актуальность работы. Некоторые белки человека и животных, растворимые в норме, могут иногда полимеризоваться и накапливаться в виде внутри- или внеклеточных агрегатов или бляшек, что приводит к болезни. У человека известно более 30 белков, образующих такие агрегаты, называемые амилоидами. Амилоидные болезни, или амилоидозы, не поддаются лечению. Они широко распространены, и их встречаемость возрастает с увеличением возраста. К их числу относятся, в частности, болезни Альцгеймера и Паркинсона. Амилоидозы в большинстве случаев неинфекционны, за исключением прионных болезней, связанных с белком РгР.
Прионные агрегаты РгР представляют уникальный пример инфекционного агента без генетической программы в виде ДНК или РНК. Прионные болезни редки, однако недавняя эпизоотия губчатой энцефалопатии коров в Великобритании нанесла многомиллиардный урон экономике, и поставила под угрозу жизни людей в связи с возможностью передачи этого заболевания человеку при употреблении в пишу говядины. Следует отметить, что межвидовая передача прионов обычно затруднена или невозможна, что удивительно ввиду небольших видовых отличий в последовательности прионного белка. Поэтому изучение барьеров в межвидовой передаче прионной инфекции важно и для медицины, и для понимания общих свойств прионов.
Имеющиеся в литературе данные по изучению передачи прионного состояния между разными видами млекопитающих ограничиваются в основном фактами существования прионных барьеров, однако об их молекулярных механизмах почти ничего не известно. Прионы дрожжей Saccharomyces являются удобной моделью для изучения молекулярных процессов, лежащих в основе межвидовых прионных барьеров. При этом наиболее информативным является использование прионогенных белков из близкородственных видов дрожжей, степень гомологии которых сопоставима с таковой для белков РгР млекопитающих. Использование близкородственных прионогенных белков Ure2 позволило воспроизвести все основные закономерности прионной передачи у млекопитающих, хотя молекулярные основы событий, происходящих при межвидовой прионной передаче, выявлены не были (Edskes et al., 2009).
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось изучение механизмов межвидовых барьеров в передаче прионного состояния между близкородственными белками Sup35 в дрожжах S. cerevisiae. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить возможность передачи различных вариантов прионного состояния
Sup35 S. cerevisiae гибридным белкам Sup35 с прионными доменами из близкородственных видов дрожжей.
Охарактеризовать физическое взаимодействие (кополимеризапию) этих белков с прионной формой белка Sup35 S. cerevisiae.
Выявить области гетер о логичных прионных доменов Sup35, ответственные за барьер в передаче приона [PSP].
Научная новизна и практическая ценность работы. В работе были изучены и определены количественно (1) возможность передачи прионного состояния между близкородственными белками Sup35, (2) способность гетерологичных белков Sup35 нарушать поддержание исходного приона, и (3) способность гетерологичных белков Sup35 кополимеризоваться с прионными фибриллами Sup35 S. cerevisiae. Способность гетерологичных Sup35 препятствовать поддержанию приона была обнаружена в данной работе, и является важным проявлением взаимодействия белков. Впервые было показано, что передача амилоидной полимеризации между родственными прионогенными белками может происходить без передачи прионных свойств. Анализ полученных данных позволил восстановить подробную картину молекулярных событий, приводящих к барьеру в передаче прионов и к дестабилизации исходного приона, причем сценарии взаимодействия белков в существенной мере зависели от белка Sup35 и от варианта [PSI+]. Это позволило заключить, что: (1) причиной барьера является в одних случаях неспособность гетерологичных белков Sup35 кополимеризоваться, а в других - кополимеризапия без передачи прионных свойств, то есть способности к наследованию. Причиной дестабилизации приона было образование неприонных амилоидов и/или блокирование прионной полимеризации гетерологичными белками Sup35. В работе были также определены области гетерологичных прионных доменов Sup35, ответственные за барьер в передаче прионного состояния.
Апробация работы. Результаты работы были апробированы на межлабораторном семинаре Института экспериментальной кардиологии ФГУ РНКПК МЗ и СР РФ (15.04.2011), а также представлены на международной конференции Жака Моно CNRS (2010, Роскофф, Франция), международном конгрессе "Yeast, an evergreen model", (2010, Рим, Италия), II междисциплинарном микологическом форуме (2010, Москва), международном симпозиуме по структуре амилоидных фибрилл и механизме образования амилоидов, (2009, Галле, Германия), 24-й международной конференции по генетике и молекулярной биологии дрожжей (2009, Манчестер, Англия), V съезде ВОГИС (2009, Москва).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи и 6 тезисных сообщений.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из разделов: «Введение», «Обзор
литературы», «Результаты», «Обсуждение», «Выводы» и «Список литературы».
Работа изложена на страницах и включает 21 рисунок, 8 таблиц и список
литературы, содержащий 102 ссылки.
![Прионный детерминант [PSI+] дрожжей Saccharomyces cerevisiae: структурная организация и механизмы поддержания](/i/i/4306/51263.png "Прионный детерминант [PSI+] дрожжей Saccharomyces cerevisiae: структурная организация и механизмы поддержания Крындушкин Дмитрий Сергеевич")
