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Publication
The effect of sucrose on protein stability and fibrillation of prion and S6 protein
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Abstract(s)
Aggregation and fibrillation of proteins have a great importance in medicine and industry. Misfolding and aggregation are the basis of many neurodegenerative diseases like Alzheimer and Parkinson.
Osmolytes are molecules that can accumulate within cells and act as protective agents and they can inclusively act as protein stabilizers when cells are exposed to stress conditions. Osmolytes can also act as protein stabilizers in vitro.
In this work, two different proteins were studied, the ribosomal protein from Thermus thermophilus and the mouse prion protein. The existence of an unstructured N-terminal on the prion protein does not affect its stability. The effect of the osmolyte sucrose on the fibrillation and stabilization of these two proteins was studied through kinectic and equilibrium measurements. It was shown that sucrose is able to compact the native structure of S6 protein in fibrillization conditions. Sucrose affects also folding and unfolding kinetic of S6 protein, delaying unfolding and increasing folding rate constants. The mechanism of stabilization by sucrose is non-specific because it is distributed for all protein structure, as it was demonstrated by a protein engineering approach.
Sucrose delays the process of formation and elongation of S6 and prion protein from mouse. This delay is the result of the compaction of the native structure refered above. However, cellular toxicity studies have shown that fibrils formed in the presence of sucrose are more toxic to neuronal cells.
A agregação e fibrilhação de proteínas têm um grande impacto no sector industrial e na medicina. O misfolding e a agregação de proteínas estão na origem ou são uma consequência de várias doenças neurodegenerativas como as doenças de Alzheimer e Parkinson. Para se protegeram de várias condições adversas as células utilizam vários mecanismos entre os quais a acumulação de osmólitos. Os osmólitos conseguem, entre outras funções, actuar no interior das células ao nível da estabilização de proteínas. Estudos in vitro demonstram que este efeito estabilizador dos osmólitos é também verificado fora do meio celular. Neste trabalho foram estudadas duas proteínas, a proteína ribossomal S6 de Thermus thermophilus e a proteína priónica de rato. A existência de um N-terminal não estruturado na proteína priónica não afecta a sua estabilidade. O efeito do osmólito sacarose na fibrilhação e estabilização destas duas proteínas foi analisado por medidas de equilíbrio e cinéticas. Foi demonstrado que a sacarose é capaz de compactar a estrutura nativa da proteína ribossomal S6 de T. thermophilus em condições que promovem a sua fibrilhação. A sacarose também afecta as cinéticas de folding e unfolding da proteína S6, diminuindo a velocidade de unfolding e aumentando a velocidade de folding. O mecanismo de estabilização pela sacarose não é específico, pois o seu efeito verifica-se globalmente em toda a estrutura proteica, tal como demonstrado usando uma estratégia de engenharia de proteínas. A sacarose atrasa o processo de formação e alongamento de fibras da S6 e da proteína priónica de rato. Este atraso no processo de fibrilhação da S6 resulta do efeito de compactação da estrutura nativa referido em cima. Porém, os estudos de toxicidade celular demonstraram que as fibras formadas na presença da sacarose são mais tóxicas para células neuronais.
A agregação e fibrilhação de proteínas têm um grande impacto no sector industrial e na medicina. O misfolding e a agregação de proteínas estão na origem ou são uma consequência de várias doenças neurodegenerativas como as doenças de Alzheimer e Parkinson. Para se protegeram de várias condições adversas as células utilizam vários mecanismos entre os quais a acumulação de osmólitos. Os osmólitos conseguem, entre outras funções, actuar no interior das células ao nível da estabilização de proteínas. Estudos in vitro demonstram que este efeito estabilizador dos osmólitos é também verificado fora do meio celular. Neste trabalho foram estudadas duas proteínas, a proteína ribossomal S6 de Thermus thermophilus e a proteína priónica de rato. A existência de um N-terminal não estruturado na proteína priónica não afecta a sua estabilidade. O efeito do osmólito sacarose na fibrilhação e estabilização destas duas proteínas foi analisado por medidas de equilíbrio e cinéticas. Foi demonstrado que a sacarose é capaz de compactar a estrutura nativa da proteína ribossomal S6 de T. thermophilus em condições que promovem a sua fibrilhação. A sacarose também afecta as cinéticas de folding e unfolding da proteína S6, diminuindo a velocidade de unfolding e aumentando a velocidade de folding. O mecanismo de estabilização pela sacarose não é específico, pois o seu efeito verifica-se globalmente em toda a estrutura proteica, tal como demonstrado usando uma estratégia de engenharia de proteínas. A sacarose atrasa o processo de formação e alongamento de fibras da S6 e da proteína priónica de rato. Este atraso no processo de fibrilhação da S6 resulta do efeito de compactação da estrutura nativa referido em cima. Porém, os estudos de toxicidade celular demonstraram que as fibras formadas na presença da sacarose são mais tóxicas para células neuronais.
Description
Keywords
Ciências biológicas Bioquímica Proteínas Sacarose