Автореферат (1150550), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Показано, что обработка белков с помощью H2O2, моделирующая окислительный стресс,приводит к образованию межмолекулярных дисульфидных мостиков через аминокислотуцистеин на поверхности. Что, в свою очередь, приводит к масштабным структурнымизменениям. Это становится исходной точкой для процессов агрегации и дестабилизацииструктуры, что повышает уязвимость белка к протеолитическому расщеплению. На основеданных ЯМР по H/D обмену и рефолдингу белковой цепи, а также компьютерногомоделирования МД, показало, что дисульфид-связанные агрегаты (димеры и олигомеры)перешедшие в развернутое состояние под действием большой тепловой флуктуации,обладают низкой способностью к рефолдингу.
Это приводит к постепенному переходубелка от нативного состояния к разупорядоченному.3. Разработан новый ЯМР-эксперимент на базе 1H,15N HSQC для определения скоростей H/Dобмена в агрегатных частицах белков, формирующихся при окислительном стрессе.Данные по H/D обмену, отслеженному с помощью этого метода на15N-меченных образцахбелка RRM2, в согласии с другими вспомогательными биофизическими методамипоказывают, что (i) дисульфид-связанные димеры утрачивают способность длительноевремя сохранять стабильную структуру и способность к правильному рефолдингу и поэтой причине могут служить зародышем для агрегации белков, (ii) формируемыеагрегатные частицы включают в себя не только димеры и олигомеры, но и мономеры, (iii)между фракцией растворимых мономеров и агрегированным белком происходит обмен засчет обменной реакции тиол-дисульфид.4.
Разработана новая методика для моделирования функции распределения белковыхагрегатных частиц по размерам, основанная на совместном анализе данных измеренийдиффузии с помощью ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля и данныхдинамического рассеяния света. Ее апробация на примере домена RRM2 белка TDP-43показала, что размеры агрегатных частиц распределены по экспоненциальному закону.5.
Температурная зависимость скоростей спиновой релаксации ядер 15N, включая релаксацию,обусловленную кросс-корреляцией между дипольным взаимодействием и анизотропиейхимического сдвига, для нативно-разупорядоченных белков на примере N-концевого хвостагистона H4 показала, что динамические процессы в этом белке имеют характерные времена17корреляции от 100 пс до 1 нс при комнатной температуре. Моделирование методоммолекулярной динамики скоростей ЯМР релаксации показало, что модель воды TIP4P-Dобеспечивает наилучшее согласие расчетов с экспериментом. На основе траектории МД сводой TIP4P-D выявлены моды движения, которые вносят наибольший вклад в ЯМРрелаксацию15N: скачкообразные изменения двугранных углов основной цепи белкавызывают релаксацию, как в гибкой, так и в более структурированной частиразупорядоченных белков, однако для гибкой части существенный вклад составляютколебания этих углов, чего не наблюдается для структурированной части.ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИОсновные результаты работы отражены в 6 публикациях в рецензируемых журналах,индексируемых Web of Science и Scopus:А1.
Rabdano S.O. и др. Onset of disorder and protein aggregation due to oxidation-inducedintermolecular disulfide bonds: case study of RRM2 domain from TDP-43 // Scientific Reports.2017. Т. 7, № 1. С. 11161.А2. Rabdano S.O. и др. “Hydration Shells” of CH2 Groups of ω-Amino Acids as Studied byDeuteron NMR Relaxation // The Journal of Physical Chemistry B. 2015. Т. 119, № 42.
С.13358–13366.А3. Rabdano S.O. и др. Loss of Protein Stability due to Formation of Intermolecular DisulfideBonds under the Effect of Oxidative Stress: Case Study of the RRM2 Domain fromNeuropathological Protein TDP-43 // Biophysical Journal. 2016. Т. 110, № 3. С. 210a.А4. Rabdano S. и др. Characterizing the size of protein aggregate particles using a combination ofNMR diffusion measurements and dynamic light scattering: case study of RRM2 domain fromprotein TDP-43 // The FEBS Journal. 2017. Т. 284 (Suppl. 1).
С. 212.А5. Kaempf K., Rabdano S.O. и др. Local and global dynamics of intrinsically disordered proteins: acase study of H4 histone tail // The FEBS Journal. 2017. Т. 284 (Suppl. 1). С. 95.А6. Luzik D.A., Rabdano S.O., Skrynnikov N.R. Non-native disulfide bridges in protein-peptidecomplex and in protein homodimers trigger unfolding and aggregation // The FEBS Journal.2017. Т. 284 (Suppl. 1). С. 212.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.
Mizuno K., Oda K., Shindo Y., Okumura A. O-17- and H-1-NMR studies of the water structure inbinary aqueous mixtures of halogenated organic compounds // Journal of Physical Chemistry. ‒1996. ‒ T. 100, № 24. ‒ C. 10310-10315.2. Halle B. Protein hydration dynamics in solution: a critical survey // Philosophical Transactions ofthe Royal Society B-Biological Sciences.
‒ 2004. ‒ T. 359, № 1448. ‒ C. 1207-1223.183. Droge W. Free radicals in the physiological control of cell function // Physiological Reviews. ‒2002. ‒ T. 82, № 1. ‒ C. 47-95.4. Offermann M. K., McKay M. J., Marsh M. W., Bond J. S. Glutathione disulfide inactivates,destabilizes, and enhances proteolytic susceptibility of fructose-1,6-bisphosphate aldolase // Journalof Biological Chemistry.
‒ 1984. ‒ T. 259, № 14. ‒ C. 8886-8891.5. Fisher M. T., Stadtman E. R. Oxidative modification of Escherichia Coli glutamine synthetase:decreases in the thermodynamic stability of protein structure and specific changes in the active siteconformation // Journal of Biological Chemistry. ‒ 1992. ‒ T. 267, № 3. ‒ C. 1872-1880.6.
Furukawa Y., Fu R. G., Deng H. X., Siddique T., O'Halloran T. V. Disulfide cross-linked proteinrepresents a significant fraction of ALS-associated Cu, Zn-superoxide dismutase aggregates inspinal cords of model mice // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United Statesof America. ‒ 2006. ‒ T. 103, № 18. ‒ C. 7148-7153.7. Karch C. M., Prudencio M., Winkler D.
D., Hart P. J., Borchelt D. R. Role of mutant SOD1disulfide oxidation and aggregation in the pathogenesis of familial ALS // Proceedings of theNational Academy of Sciences of the United States of America. ‒ 2009. ‒ T. 106, № 19. ‒ C. 77747779.8. Cohen T.
J., Hwang A. W., Unger T., Trojanowski J. Q., Lee V. M. Y. Redox signalling directlyregulates TDP-43 via cysteine oxidation and disulphide cross-linking // EMBO Journal. ‒ 2012. ‒T. 31, № 5. ‒ C. 1241-1252.9. Salomone S., Caraci F., Leggio G. M., Fedotova J., Drago F. New pharmacological strategies fortreatment of Alzheimer's disease: focus on disease modifying drugs // British Journal of ClinicalPharmacology. ‒ 2012. ‒ T. 73, № 4. ‒ C. 504-517.10. Dunker A.
K., Silman I., Uversky V. N., Sussman J. L. Function and structure of inherentlydisordered proteins // Current Opinion in Structural Biology. ‒ 2008. ‒ T. 18, № 6. ‒ C. 756-764.11. Ward J. J., Sodhi J. S., McGuffin L. J., Buxton B. F., Jones D. T. Prediction and functional analysisof native disorder in proteins from the three kingdoms of life // Journal of Molecular Biology.
‒2004. ‒ T. 337, № 3. ‒ C. 635-645.12. Brown C. J., Johnson A. K., Dunker A. K., Daughdrill G. W. Evolution and disorder // CurrentOpinion in Structural Biology. ‒ 2011. ‒ T. 21, № 3. ‒ C. 441-446.13. Rezaei-Ghaleh N., Giller K., Becker S., Zweckstetter M. Effect of Zinc Binding on beta-AmyloidStructure and Dynamics: Implications for A beta Aggregation // Biophysical Journal. ‒ 2011. ‒ T.101, № 5.
‒ C. 1202-1211.14. Norris E. H., Giasson B. I., Lee V. M. Y. α-Synuclein: Normal Function and Role inNeurodegenerative Diseases // Current Topics in Developmental BiologyAcademic Press, 2004. ‒C. 17-54.15. Tyuryaeva I. I., Lyublinskaya O. G., Podkorytov I. S., Skrynnikov N. R. Origin of anti-tumoractivity of the cysteine-containing GO peptides and further optimization of their cytotoxicproperties // Scientific Reports.
‒ 2017. ‒ T. 7. ‒ C. 40217.16. Chizhik V. I. NMR relaxation and microstructure of aqueous electrolyte solutions // MolecularPhysics. ‒ 1997. ‒ T. 90, № 4. ‒ C. 653-659.17. Schanda P., Van Melckebeke H., Brutscher B. Speeding up three-dimensional protein NMRexperiments to a few minutes // Journal of the American Chemical Society. ‒ 2006. ‒ T. 128, № 28.‒ C. 9042-9043.19.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
