RAGE

http://www.medscape.com/viewarticle/589376_12
RAGE Wikipediasta
RAGE (receptor), the biological receptor for advanced glycation endproducts

Veriaivoesteen pumpun osuus

Mitä kuljetusjärjestelmiä on aivojen endoteelisessa esteessä?

(1) LÄHDE: Curr Med Chem. 2010;17(12):1125-38.Transporters in the brain endothelial barrier. Ueno M, Nakagawa T, Wu B, Onodera M, Huang CL, Kusaka T, Araki N, Sakamoto H.Department of Pathology and Host Defense, Kagawa University, Miki-cho, Kita-gun, Japan. masaueno@med.kagawa-u.ac.jp

Suomennosta abstraktista_ Abstract

The blood-brain barrier (BBB) not only impedes the influx of intravascular substances from blood to brain, but also promotes transport of substances from blood to brain or from brain to blood through several transport systems such as carrier-mediated transport, active efflux transport, and receptor-mediated transport systems.

VERIAIVOESTE tunnetaan siitä, että se estää suonen sisäisten aineitten virtausta veren puolelta aivojen puolelle. muta sen toiminta ei rajoitu vain tähän yksipuoliseen estoon. Se myöskin edistää eräitten aineitten kuljetusta aivoihin tai kuljetusta aivoista poispäin ja tämän se suorittaa useitten kuljetusjärjestelmien avulla. Näitä on esim. kuljettajavälitteinen kuljetus, aktiivi efflux kuljetus ja reseptorivälitteinen kuljetussysteemi.

The multidrug resistance transporter P-glycoprotein (P-gp) is an ATP-dependent efflux pump and contributes to efflux of undesirable substances such as amyloid-beta:(Abeta) proteins from the brain into the blood as well as many drugs such as anti-cancer drugs.

Monilääkeresistenssin kuljettaja P-glykoproteiini(P-gp) on ATP:sta riippuva efflux-pumppu( ulossiirtopumppu) ja se vaikuttaa osaltaan epätoivottujen aineitten kuten amyloidi-beetta(Abeta) proteiinin uloskuljetukseen aivoista veren puolelle kuten myös monien lääkkeitten esim syöpälääkkeitten uloskuljetukseen.

The inhibition of P-gp has favorable and unfavorable effects on living bodies.

Jos P-gp-pumppu estyy, tästä seuraa sekä suotuisia että haitallisia vaikutuksia kehoon.

P-gp deficiency at the BBB induces the increase of Abeta:deposition in the brain of an Alzheimer disease mouse model.

P-gp-pumpun vaje aivoveriesteessä(BBB) lisää aivojen puolella Abeta-proteiinin saostumista Alz-hiirimallissa.

It is also known that the Abeta:deposition is inversely correlated with P-gp expression in the brains of elderly non-demented humans.

On myös tiedossa, että Abeta-saostuminen onm käänteisesti korrelaatiossa P-gp pumpun ilmenemiseen iäkkäiten dementoitumattomien aivoissa. ( paljon pumppua, vähän Abetaa ja paljon Abetaa, vähän pumppua).

However, the transient inhibition of P-gp by antidepressants enables medicines such as anti-cancer drugs to enter the brain.

Kuitenkin ohimenevä P-gp-esto antidepressanttien avulla tekee lääkkeille kuten syövän vastaisille lääkkeille mahdolliseksi aivoihin pääsyn.

Concerning Abeta:clearance in the brain, the low-density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP1) is a major efflux transporter for Abeta, while the receptor for advanced glycation end products (RAGE) is a major influx transporter for Abeta:across the BBB.

Mitä Abeta puhdistumaan(clearance) aivoissa tulee , niin LDLlipoproteiinireseptorin kaltainen proteiini (LRP1) on aivojen pääasiallinen Abeta-ulosvirtauksen( efflux) kuljettaja.

Sensijaan pitkälle glykosyloitujen lopputuotteitten (RAGE) reseptori on pääasiallinen sisäänvirtauksen( influx) kuljettaja ja pumppaa myös Abetaa aivoveriesteen läpi.

Dysfunction of the BBB with efflux and influx transporters may contribute to the pathogenesis of some degenerative neuronal disorders. This review will focus on several transporters and discuss how medicines pass the BBB to reach the brain parenchyma.

Toiminnallinen vika veriaivoesteen ulosvirtauksen ja sisäänvirtauksen kuljettajissa saattaa osaltaan vaikuttaa eräitten neurodegeneratiivisten häiriöitten patogeneesiin. Tässä katsauksessa kohdistetaan huomio useisiin kuljettajiin ja pohditaan sitä, miten lääkkeet menevät veriaivoesteen läpi saavuttaakseen aivoparenkyymin.

(Huom. syöpälääke IMATINIB käyttää P-gp pumppua aktiiviseen poistumiseensa aivojen veriaivoesteen kautta).

• Samasta asiasta toinen artikkeli vuodelta 2009.Abeeta puhdistuminen veriaivoesteen kautta. Sovellutuksia Alz terapiaan.
  

LÄHDE(2): CNS Neurol Disord Drug Targets. 2009 Mar;8(1):16-30. Clearance of amyloid-beta peptide across the blood-brain barrier: implication for therapies in Alzheimer's disease.Deane R, Bell RD, Sagare A, Zlokovic BV. Center for Neurodegenerative and Vascular Brain Disorders, University of Rochester Medical Center, 601 Elmwood Avenue, Rochester, NY 14642, USA.

Suomennosta abstraktista_ Abstract

The main receptors for amyloid-beta peptide (Abeta) transport across the blood-brain barrier (BBB) from brain to blood and blood to brain are low-density lipoprotein receptor related protein-1 (LRP1) and receptor for advanced glycation end products (RAGE), respectively.

Abeetan BBB:n läpi tapahtuvan kuljetuksen pääreseptorit ovat LDL-lipoproteiinireseptorin kaltainen proteiini-1(LRP1) ja RAGE, pitkälle glykosyloituneitten lopputuotteitten reseptori.

In normal human plasma a soluble form of LRP1 (sLRP1) is a major endogenous brain Abeta 'sinker' that sequesters some 70 to 90 % of plasma Abeta peptides.

Ihmisen normaalissa plasmassa LRP1, sen liukoinen muoto, on pääasiallisin endogeeninen aivojen Abetan upottaja ja voi kerätä noin 70- 90% plasman Abeeta-peptideistä.

In Alzheimer's disease (AD), the levels of sLRP1 and its capacity to bind Abeta are reduced which increases free Abeta fraction in plasma.

Alzheimerin taudissa liukoisen sLRP1 määrät ja kyky sitoa Abeetaa ovat alentuneet, mistä johtuu vapaan Abeetafraktion kohoaminen plasmassa.

This in turn may increase brain Abeta burden through decreased Abeta efflux and/or increased Abeta influx across the BBB.

Tämä taas vuorostaan lisää aivojen Abeeta-kuormitusta, kun Abeetan ulosvirtaus alenee ja (tai) sisäänvirtaus nousee.

In Abeta immunotherapy, anti-Abeta antibody sequestration of plasma Abeta enhances the peripheral Abeta 'sink action

Abeeta-immuuniterapiassa plasman Abeetan anti-Abeetavasta-ainesaostuminen lisää perifeeristä Abeetan upottamista.

However, in contrast to endogenous sLRP1 which does not penetrate the BBB, some anti-Abeta antibodies may slowly enter the brain which reduces the effectiveness of their sink action and may contribute to neuroinflammation and intracerebral hemorrhage.

Kuitenkin päinvastoin kuin endogeeninen sLRP1, joka ei mene veriaivoesteen läpi, niin eräät anti-Abeta-vasta-aineet voivat hitaasti päästä aivojen puolelle, mikä vähentää niitten upottamistehoa ja ehkä osaltaan vaikuttaa hermotulehdusta ja aivojen sisäistä verenvuotoa.

Anti-Abeta antibody/Abeta immune complexes are rapidly cleared from brain to blood via FcRn (neonatal Fc receptor) across the BBB.

Anti Abeetavasta-aineet ja Abeta immunokompleksit puhdistuvat nopeasti aivoista vereen veriaivoesteen läpi FcRn-reseptorin kautta.

In a mouse model of AD, restoring plasma sLRP1 with recombinant LRP-IV cluster reduces brain Abeta burden and improves functional changes in cerebral blood flow (CBF) and behavioral responses, without causing neuroinflammation and/or hemorrhage.

AD hiirimallissa osoitettuna plasman liukoisen LRP1 pitoisuuden palauttaminen rekombinanttirykelmällä LRP-IV vähensi aivojen Abeetakuormitusta ja paransi aivojen verenvirtauksen funktionaalisia muutoksia ja käytöksellisiä vasteita aiheuttamatta hermotulehdusta tai aivojen verenvuotoa.

The C-terminal sequence of Abeta is required for its direct interaction with sLRP and LRP-IV cluster which is completely blocked by the receptor-associated protein (RAP) that does not directly bind Abeta.

Abeetan suoraan interaktioon liukoisen LRP-1 proteiinin ( Tai LRP-IV) kanssa vaaditaan Abeetan C-terminaalinen jakso; Reseptoriin assosioitunut proteiini(RAP) blokeeraa täydellisesti aLRP tai LRP-IV ryväksen, muta ei suoraan sido Abeetaa.

Therapies to increase LRP1 expression or reduce RAGE activity at the BBB and/or restore the peripheral Abeta 'sink' action, hold potential to reduce brain Abeta and inflammation, and improve CBF and functional recovery in AD models, and by extension in AD patients.

Terapioissa, joissa lisätään LRP1 ekspressiota tai vähennetään RAGE aktiivisuutta veriaivoesteessä tai ( ja) palautetaan perifeerisen veren kykyä upottaa Abeetaa, vähennetään aivojen Abeetaa ja tulehdusta ja parannetaan CBF ja funktionaalista toipumista tutkituissa AD-malleissa ja laajemmin ottaen AD potilaissa.

Imatinib ja vaikutus gammasekretaasituotteisiin

Imatinib_mesylate.png‎ (284 × 205 pixels, file size: 4 KB, MIME type: image/png)

Imatinib poistuu aivoista p-glykoproteiinipumpulla, joka sijaitsee veriaivoesteessä.
Alun alkaen tämä on syöpälääke, mutta havaittiin myös, että se vähentää amyloidi-beetaa, jota Alzheimeirin taudissa kehittyy.
alfa-sekretasiin tai beeta-sekretaasiin se ei vaikuta mitään, mutta gammasekretaasin pilkkoutumistuotteet vähenevät seuraavasti tieteellisissä koejärjestelyissä:
Abeeta38 vähenee 43%
Abeeta40 vähenee 53 %
Abeeta 42 vähenee 12%

Imatinib ( Gleevec) estää interaktion GSAP- proteiinin ja gammasekretaasin substraatin APP-CTF kesken.
GSAP koettaa aktivoida gamma-sekretaasia.

GSAP aktivoi gamma-sekretaasin

Kun perjantai-iltapäivällä katselin uusinta lehteä biomedisiinisessa kirjastossa, havaitsin omasta intressialueesta muutaman artikkelin. Otan abstraktin sitaatin. Tein koko artikkelista muistiinpanot.

LÄHDE: Nature. 2010 Sep 2;467(7311):95-8. Gamma-secretase activating protein is a therapeutic target for Alzheimer's disease.

He G, Luo W, Li P, Remmers C, Netzer WJ, Hendrick J, Bettayeb K, Flajolet M, Gorelick F, Wennogle LP, Greengard P. Laboratory of Molecular and Cellular Neuroscience, The Rockefeller University, 1230 York Avenue, New York, New York 10065, USA.

Comment in:

• Nature. 2010 Sep 2;467(7311):36-7.

Abstrakti_Abstract

• Accumulation of neurotoxic amyloid-beta is a major hallmark of Alzheimer's disease. 

Neurotoksisen amyloidi-beeta materian kertymä on eräs pääpiirre Alzhemerin taudissa.

• Formation of amyloid-beta is catalysed by gamma-secretase, a protease with numerous substrates.

Amyloidi-beetan muodostuksen katalysoi entsyymi nimeltä gamma-sekretaasi. Se on proteaasi-entsyymi ja sillä on monta substraattia kohteenaan.

• Little is known about the molecular mechanisms that confer substrate specificity on this potentially promiscuous enzyme.

Tiedetään hyvin vähän siitä molekulaarisesta mekanismsita, joka muovaa tämän mahdollisesti umpimähkäisen epätarkan entsyymin substraattispesifisyyden.

• Knowledge of the mechanisms underlying its selectivity is critical for the development of clinically effective gamma-secretase inhibitors that can reduce amyloid-beta formation without impairing cleavage of other gamma-secretase substrates, especially Notch, which is essential for normal biological functions.

Esimerkiksi NOTCH-nimistä substraattia se pilkkoo ja tämä on välttämätöntä normaaleissa biologisissa funktioissa. Tieto pilkkoutumisen mekanismeista on sen takia kriittisen tärkeää kehiteltäessä kliinisesti tehokkaita gamma-sekretaasin estäjiä amyloidi-beetamuodostuksen vähentämiseksi ilman näitten muitten gammasekretaasia pilkkomiseensa vaativien substraattien toiminnanhäiriytymisiä.substraattien

• Here we report the discovery of a novel gamma-secretase activating protein (GSAP) that drastically and selectively increases amyloid-beta production through a mechanism involving its interactions with both gamma-secretase and its substrate, the amyloid precursor protein carboxy-terminal fragment (APP-CTF). GSAP does not interact with Notch, nor does it affect its cleavage.

Tutkijat raportoivat uuden proteiinin, gammasekretaasia aktivoivan proteiini(GSAP) löytämisestä. GASP pysyy vahvasti ja selektiivisesti lisäämään amyloidi-beta-tuotantoa sellaisella mekanismilla, missä GSAP on interaktiossa sekä gamma-sekretaasi-entsyymin että sen substraatin amyloidiprekursoriproteiinin C-terminaalisen fragmentin (APP-CTP) kanssa. Lisäksi havaittiin, että GSAP ei tee interaktiota Notch-substraattin eikä häiritse sen pilkkoutumista.

• Recombinant GSAP stimulates amyloid-beta production in vitro. Reducing GSAP concentrations in cell lines decreases amyloid-beta concentrations.

RekombinanttiGSAP stimuloi amyloidi-beetatuotantoa koeputkessa. Jos GSAP pitoisuudet alenevat, alenee myös Abeeta-tuotanto.

• Knockdown of GSAP in a mouse model of Alzheimer's disease reduces levels of amyloid-beta and plaque development.

Alzheimermallin GSAP-poistogeenisellä hiirellä Abeeta-pitoisuudet ja plakkien muodostus oli vähentynyttä.

• GSAP represents a type of gamma-secretase regulator that directs enzyme specificity by interacting with a specific substrate.

GSAP edustaa eräänlaista gamma-sekretaasin säätelijää, joka johdattaa entsyymin spesifisyyttä asettumalla interaktioon spesifisen substraatin kanssa.

• We demonstrate that imatinib, an anticancer drug previously found to inhibit amyloid-beta formation without affecting Notch cleavage, achieves its amyloid-beta-lowering effect by preventing GSAP interaction with the gamma-secretase substrate, APP-CTF.

On olemassa eräs syöpälääke IMATINIB (Gleevec), jonka on aiemmin jo havaittu vähentävän Abeeta-muodostusta ilman että NOTCH-pilkkoutuminen häiriintyy. Tämän vaikutuksen IMATINIB tekee estämällä GSAPproteiinia asettumasta interaktioon gamma-sekretaasin substraatin APP-CTF kanssa.

• Thus, GSAP can serve as an amyloid-beta-lowering therapeutic target without affecting other key functions of gamma-secretase.

Tällä tavalla GSAP- proteiinia voitaisiin käyttää molekulaarisena kohteena, kun alennetaan amyloidi-beetan muodostusta lääkkeellisesti.

PMID: 20811458 [PubMed - in process]PMCID: PMC2936959 [Available on 2011/3/1]

IMATINIB (Gleevec) on aine, joka poistuu aktiivisti aivoista ja sen poistumista suorittaa hyvin tehokas p-glykoproteiinipumppu, joka on veriaivoesteen(BBB) komponentteja.

Sellaisten molekyylien kehittely, jotka akkumuloituvat aivojen puolelle ja kohdistuvat GSAP-proteiiniin, olisi käyttökelpoinen lähestymistapa Alz- sairauden mahdollisten uusien terapioitten luomisessa.

Toisto: Täyspitkä APP ( english), LTP modulaatio

(KTS Dementia sarja 1. 3.2. )

“3.2. Amyloid and plasticity.
Full length APP influences cell-substrate interactions during neurite extension,
promotes the formation and maintenance of synapses in the CNS,
modulates LTP and protects neurons against excitotoxic and oxidative insults.
The soluble/secreted APP (sAPP) also displays plasticity promoting properties.
This sAPP fragment is released from neurons in response to electrical activity
and induces neurite outgrowth,
experience-related synaptogenesis and LTP (Mattson, 1997).
In contrast to full-length APP and sAPP, the AB fragments of amyloid, especially its long from is neurotoxic and inhibits axonal sprouting as well as LTP.!

FULL-length APP


ORIGIN
1 mlpglallll aawtaralev ptdgnaglla epqiamfcgr lnmhmnvqng kwdsdpsgtk
61 tcidtkegil qycqevypel qitnvveanq pvtiqnwckr grkqckthph fvipyrclvg
121 efvsdallvp dkckflhqer mdvcethlhw htvaketcse kstnlhdygm llpcgidkfr
181 gvefvccpla eesdnvdsad aeeddsdvww ggadtdyadg sedkvvevae eeevaeveee
241 eadddedded gdeveeeaee pyeeatertt siattttttt esveevvrvp ttaastpdav
301 dkyletpgde nehahfqkak erleakhrer msqvmrewee aerqaknlpk adkkaviqhf
361 qekvesleqe aanerqqlve thmarveaml ndrrrlalen yitalqavpp rprhvfnmlk
421 kyvraeqkdr qhtlkhfehv rmvdpkkaaq irsqvmthlr viyermnqsl sllynvpava
481 eeiqdevdel lqkeqnysdd vlanmisepr isygndalmp sltetkttve llpvngefsl
541 ddlqpwhsfg adsvpanten evepvdarpa adrglttrpg sgltniktee isevkmdaef
601 rhdsgyevhh qklvffaedv gsnkgaiigl mvggvviatv ivitlvmlkk kqytsihhgv
661 vevdaavtpe erhlskmqqn gyenptykff eqmqn
//
JOURNAL Submitted (15-NOV-1988)
FEATURES Location/Qualifiers
source 1..695
/organism="Homo sapiens"
/db_xref="taxon:9606"
/tissue_type="cortex of brain"
/dev_stage="5-month-old aborted fetus"
Protein 1..695
/name="unnamed protein product"
Region 24..188
/region_name="A4_EXTRA"
/note="amyloid A4; amyloid A4 precursor of Alzheimers
disease; smart00006"
/db_xref="CDD:47362"
Region <309 ..505="" db_xref="CDD:30768" note="ATPase involved in DNA repair [DNA replication, recombination, and repair]; COG0419" region_name="SbcC">630
/region_name="Beta-APP"
/note="Beta-amyloid peptide (beta-APP); pfam03494"
/db_xref="CDD:43420"
CDS 1..695
/coded_by="Y00264.1:148..2235"
/note="precursor polypeptide (AA 1-695)"
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?val=CAA68374.1

Gamma-sekretaasin aktivoiva proteiini GSAP

LÄHDE:
Gen He, Wengie Luo, Peng Li, Christine Remmers, William J Netzer, Joseph hendrich, Karima Bettayed, Marc Flayolet, Fred Gorelick, Lausene P, Weangle and Paul Greengard.
Alzheimer Disease . A New protein to target Nature 2 September 2010.The International weekly Journal of Science. www.nature.com/nature

Gamma-sekretaasia aktivoiva proteiini (GSAP) on terapeuttinen kohdeproteiini Alzheimerin taudissa.

Gamma-sekretaasientsyymi katalysoi amyloidibeetan muodostumista, joten olisi tärkeä pystyä hillitsemään tätä gamma sekretaasia.

GSAP on uusi havaittu gamma-sekretaasia aktivoiva proteiini, joka voi drastisesti ja selektiivisesti lisätä amyloidi-beetan tuotantoa. Se vaikuttaa mekanismilla, jossa se on interaktiossa sekä gamma-sekretaasientsyymin että sen substraatin APP, amyloidia edeltävän proteiinin kanssa( amyloid precursor protein)

Prionitauti scrapie, CSS

Eräs väitöskirja selvitti prionitautia ja otan tästä vanhat muistiinpanot esiin.
LÄHDE: Sandberg Malin
Calcium Dynamics and Vesicle-Release Proteins in a Prion-Infected Neuronal Cell Line (Karolinska Institutet, Stockholm 2005)

Abstraktin suomennosta

“Prionipartikkeli, Prp(sc) on infektiöösi, epämuotoinen luhistunut solun prioniproteiini PrP( c) jota ilmenee keskushermostossa suuria pitoisuuksia. PRIONIT aiheuttavat neurodegeneratiivisia tauteja, joiden kliinisinä oireina on dementia, ataksiaa ja myoklonusta. Nämä taudit aiheuttavat tyypillisiä EEG-muutoksia. Neuropatologiset muutokset ovat aivojen spongiforminen (hohkasienimäinen) degeneraatio, astroglioosi ja neuronien tuhoutuminen. Immunohistokemiallisesti voidaan todeta presynaptisten proteiinien katoamista. Näitä ovat SNAP-25, syntaxiini I, synaptofysiini ja synapsiini I. Tämän väitöskirjan tarkoituksena on luonnehtia sellaisten neurotransmissioon osallistuvein komponenttien muutoksia, joilla saattaisi olla patogeneettistä merkitystä prionisairauksien aivodysfunktiossa. Tutkimuksessa käytettiin hiireen sopeutuneelle scrapie-kannalle alttiita gonadotropiineja erittäviä neuronaalisia solulinjoja (GT1-1). Tällaisissa soluisssa on jännitteestä riippuvia jonikanavia (VDCC) ja paljon proteiineja, jotka osallistuvat säädeltyyn exosytoosiin. (I) Ensinnäkin havaittiin, että scrapie-infektoituneissa soluissa oli N-tyyppisten kalsiumkanavien (VDCC-N) kalsiumvirrat alentuneet kun taas VDCC-L kanavat eivät olleet vaikuttuneet.( Fluorometrinen kalsiumin mittaustekniikka ja patch clamp tekniikka). N-tyypin kanavan alfa1b alayksikön expressio ei ollut kuitenkaan muuttunut, joten syy ei ollut kanavaproteiinissa. (II) Toiseksi havaittiin exosytoosivaiheessa alentuneita proteiinikompleksimuodostumia, esim seuraavien suhteen: SNAP-25, syntaxin 1 A ja synaptofysiini( Western blotting). Näiden proteiinien kompleksisen muodon väheneminen johti lisääntyneisiin monomeerisiin SNAP-25, syntaxiini- 1A ja synaptofysiiniproteiineihin, mikä saattoi korreloida PrP(sc) pitoisuuksiin. Kun kompleksin muodostus oli estetty altistamalla näitä skrapie-infektoituneita GT1-1 soluja lämmölle, saatettiin todeta niissä em. monomeerien alentunut expressio (vähemmän monomeereja). Vertailuja tehtiin infektoitumattomiin kontrollisoluihin. Quinacrine, joka voi puhdistaa pois soluviljelmistä skrapie-infektion, puhdisti näistä ScGT1-1 soluista PrP(Sc) proteiinin ja tuotti ainakin osittaista korjaantumista N-tyyppisten kalsiumkanavien virtauksen ja SNAP-25 ja synaptofysiinimonomeerien pitoisuuksiin. (III) Lopuksi havaittiin , että redusoidun kompleksin muodostuminen ScGT1-1 soluissa ei aiheutunut solujen lisääntyneestä ärtyvyydestä. Sensijaan havaittiin, että pitkäaikainen depolarisaatio nostaa redusoidun kompleksin muodostumista.

Johtopäätöksenä sanotaan, etä prioni-infektio voi aiheuttaa funktionaalisia muutoksia neuronien presynaptisissa komponenteissa ja mahdollisesti elektrokemiallissessa transmissiossa, mkä osaltaan vaikuttaa prionitaudeissa aivojen dysfunktiota. Lopuksi huomautetaan terapeuttisen strategioitten suhteen tärkeä seikka: että muutokset olivat reversibeleitä, palautuvia.

Väitöskirjan taustateoriasta. Terminologiasta.

• Proteiini ja geeni.

PRIONI on proteiininkaltainen infektoiva partikkeli, joka on resistentti sellaisilla keinoilla, suoritetulle inaktivaatiolle, joilla yleensä voi modifioida nukleiinihappoja.

PRIONI on proteaasiresistentti polypeptidi, PrP 27-30. Se on ydinrakenne epänormaalille luhistuneelle proteiinille PrP(sc). Kun tätä luhistumaa seliteltiin mikrsoekvenssejä myöten, selveni, että sitä vastaa geeni PrP, jonka tulisi koodata solun normaalia prioniproteiinia PrP(C) .

Edellytys luhistumaproteiinin PrP(Sc) muodostukselle on että muodostuu PrP (C) normaaliproteiinia ensin. Jos koe-eläin, joka on poistogeeninen (KO) saa PrP(Sc) materiaalia, se ei sairastu tähän tautiin eikä se pysty replikoimaan prionipartikkeleita. Joten PrP(Sc ) on yksinkertaisesti normaalin soluproteiinin PrP(C) vakava luhistuma ja isoformi. (Siis mahdollisesti taustalla ei ole genomiluhistuma, vaan tuote on luhistunut) . Vaikka on kertyvää tietoa näistä PrP (C ) ja PrP (S c) proteiinien biofysikaalisista ominaisuuksista , niin sitä mekanismia, millä tämä infektoiva partikkeli aiheuttaa aivosairauksia, ei oltu vielä pystytty selvittämään. Tutkija haluaakin osaltaan väitöstyössään katsoa, mikä osuus jonikanavilla ja synaptisia rakkuloita vapauttavilla proteiineilla voisi olla prioni-infektioitten aiheuttaman aivodysfunktion patogeneesissa.

• Prioniproteiini ja aivojen dysfunktio (aivojen vikatoiminta)

PrP-geeni kuuluu Prn-geeniperheeseen. Prioniproteiini on konservoitua proteiinijoukkoa kautta mammalia-lajien. Koko open reading frame (ORF) sijaitsee yhdessä exonissa, joten ei ole mahdollisuutta vaihtoehtoiselle RNA-pilkkoutumiselle (alternative RNA splicing). On konstitutiivista , että aikuisen eläimen aivoissa esiintyy PrP(C )mRNA, mutta sen expressio on tarkasti säätynyttä kehityksen aikana.

MITEN PRIONI MUODOSTUU? Miten voi PrP(C) lähteä luhistumaan sellaiseksi, että proteaasitkaan eivät pure siihen? Tästä tutkija on kiinnostunut.

• Normaalin PrP (C) proteiinin synteesistä

ERr ja Golgin laite. Proteiini syntetisoituu karkeassa endoplasmisessa retikulumissa (roughER) ja modifioituu usealla posttranslationaalisella muutoksella kuten glykosylaatiolla, disulfidisiltojen muodostumisella ja glykosyylifosfatidyyli-inositoli (GPI-)-ankkurin liittämisellä kulkiessaan Golgin laitteen läpi kohti plasmamembraania.

GPI-funktio: GPI yksikkö suuntaa PrP(C)-proteiinin plasmakalvon lipidilevyyn ( lipidraft).

Lipidilevy ja endosyyttinen sykli. Lipidilevystä käsin peptidi sitten omaa syklin takaisin endosyyttisiin osastoihin ja altistuu proteolyyttiseen pilkkoutumiseen.

PrP(C) molekyylin kinetiikka, Kestää 60 minuuttia normaalisti, kun PrP (C) kulkeutuu täten solun kautta.

PrP (C) sitoo kuparia (Cu). Normaali prioniproteiini sitoo kuparia, Cu-joneja, matalalla mikromolaariseslla affiniteetilla aminoterminaalisen oktapeptidin toistuvien jaksojen avulla pH-herkässä prosessissa.

Useita topologisia muotoja on havaittavissa PrP (C) molekyylissä. Yksi muoto (CtmPrP ) ER-kalvosmembraanissa asettuu niin, että C-terminaalinen pää on lumeniin päin. Eräs toinen muoto ( NtmPrP) asettuu siten, että ER-lumeniin päin on N-terminaali.

CtmPrP-muoto on herättänyt kiinnostusta, koska siirtogeenisille koe-eläimille kehittyy neurodegeneratiivinen tauti, joka muistuttaa prionitauteja.

Lisäksi yhdessä tapauksessa perinnöllisiä ihmisen GSS-variantteja on myös todettu CtmPrP Tämä on Gerstman-Sträussler-Scheinker-tauti (GSS). Kuitenkaan ei saada kokeellisesti hiiressä tai hamsterissa esiintymään sellaista scrapietautia, jossa esiintyisi CtmPrP.

• PrP( C) proteiinin merkityksestä. Pitääkö sitä olla?

PrP (0/0) eivät osoittaneet mitään ilmeistä muutosta kehityksessään tai käytöksessään, kun PrP(C) puuttuu, mutta PrP(0/0) koe-eläinhiirillä havaittiin cirkadisen rytmin ja unen häiriöitä ja neuronit olivat altiimpia oksidatiiviselle stressille kuin wild type (wt) -koe-eläimillä. Normaali PrP(C) rakenne on 3 % beeta-struktuureita ja 40 % alfa-helix-struktuureita sisältävä. Detergenteillä uutettuna PrP (C) on liukeneva.

PrP(C ) liittyy membraanin GPI-ankkuriin, joka on proteaasisensitiivinen.

• PrP(sc) proteiiniin liittyvä prionitauti, scrapies

PrP( Sc) on isoformi, joka muodostuu toistaiseksi tuntemattomalla posttranslationaalisella tavalla. PrP(Sc) rakenteessa havaitaan on 45 % beeta-struktuureita ja 30 % alfa helix- struktuureita. PrP(Sc) sisältää proteaasiresistentin ytimen PrP 27-30. Detergenteillä uutettuna PrP(Sc) muodostaa sauvanmuotoisia makromolekyläärisiä aggregaatteja. Lisäksi PrP(Sc) liittyy kalvon GPI-ankkuriin, joka muuttuu resistentiksi fosfatidyyli-inositolispesifiselle entsyymille (PIPLC), joten voidaan havaita eroja normaalin PrP ja PrP(Sc) kalvotopologiassa.

• Miten epänormaalia PrP(Sc) muodostuu?

Täytyy olla olemassa normaalia proteiinia PrP(C), joka sitten suoraan muuttuu muotoon PrP(Sc). Konversioon vaaditaan suora interaktio näiden muotojen kesken. Tätä prosessia pääsee tapahtumaan lipidilevyssä, raft alueissa tai caveolan kaltaisissa alueissa. Tai varhaisessa endosomissa.

• Mikä estää PrP(Sc) luhistumaproteiinin muodostusta?

Kun normaali PrP (C) suuntautuu clatriinipäällysteisiin kuoppiin, estyy PrP(Sc)-muodostus.

• Uusimpia tietoja PrP(Sc) rakenteesta

PrP(Sc) saattanee olla ” vasenkätinen” beeta-helix-rakenne.

Rekombinoitua koe-eläimen prioniproteiinia voidaan polymerisoida ja siitä tulee amyloidifibrillejä, jotka inokuloitaessa aivoon aiheuttavat transgeenisellä koe-eläimellä neurologisen dysfunktion. Lisäksi, jos extraktia inokuloidusta koe-eläimestä ruiskutettiin wt- terveeseen koe-eläimeen, tauti tarttui, osoittaen, että prioni voi syntetisoitua kehon ulkopuolella ex vivo.

PrP(C) proteiinin glykosylaatioasteeen variaatioitten on katsottu myös vaikuttavan siihen tahtiin, millä normaalirakenne PrP(C) muuntuu prionirakeneeksi PrP(Sc).ja PrP(SC- glykoformien suhde vaihtelee eri PrP(Sc) kantojen kesken.

• Proteinaasi K-herkkä prioniproteiini (sPrP)

On löydetty infektoituneitten jyrsijöiten verestä proteinaasiK-herkkää prioniproteiinia sPrP. Konformaatiosta riippuvaa immuunimenetelmää käytettiin. Mitattiin samanaikainen denaturoituneen ja natiivi-PrP-proteiinin määrä. Prionimolekyylin malli on saatavissa netistä osoitteesta www.cmpharm.ucsf.edu/cohen

• Prionitaudit ovat

Creuzfeldt- Jakobin tauti (CJD), sporadinen, familiaarinen ja jatrogeeninen

Gerstman-Sträussler-Scheinkerin tauti GSS)

Fataali familiäärinen insomnia (FFI)

Naudan spongiforminen enkefalopatia (BSE) ja siihen liittyneenä

vCJD, variantti Creuzfeldt-jakobin tauti

Krooninen kuihtumistauti (Chronic Wasting Disease CWD)

Lampaiden ja vuohien tauti scrapie.

Miltei kadonnut tauti kuru, jota seurasi kannibalismista.

• Aivojen patologiset muutokset prionitaudissa

Tähän kuuluu spongiforminen neuronidegeneraatio, astroglioosi ja joskus amyloidifibrillien saostumaa. Spongiformista (hohkaista) muutosta luonnehtii vakuolirakkulat neuropiilirakenteissa. Vakuolit loklisoituvat hermon jatkeosiin kalvoihin. Vakuolien sisällä on pirstoutunutta kalvomateriaalia dendriittien ulokkeissa ja jonkin verran aksoniulokkeessakin. CJD-potilaalla dendriittiulokkeitten laajentumat olivat suhteettomasti suurempia kuin se tilavuus, jossa oli vakuoleja. Aivojen pyramidaalisia ja nonpyramidaalisia neuroneita tutkittaessa dendriitien hahmo olli epätarkempaa, ulokkeet harvempia ja paikallista turvotusta oli havaittavissa. Scrapiehamsterilla oli samaan tapaan spongiformia muutosta ja vakuolisaatiota ja Golgivärjäyksesä kortikaaliset neuronit olivat ohuempia, dendriitit lyhyempia ja turvonneita.

• Aksoniterminaalin muutos prioni-infektiossa

Aksoniterminaalin muutokset tapahtuvat hiiressä varhain scrapie-infektiossa, samoin ihmisellä CJD-infektiossa. Yleinen presynaptisten, exosytoosiin osallistuvien proteiinien vähenemä tapahtui. Näitä proteiineja olivat SYNAPTOFYSIINI ( pienissä synaptisissa rakkuloissa; synapsin merkkinä käyetty), SYNAPSIINI-1, SNAP-25, SYNTAXIINI-1.

Presynaptisilla proteiineilla on osuutta jännitteesta riippuvien N-.tyyppisten kalsiumkanavien ja P/Q-tyyppisten kalsiumkanavien säätelyssä. GTI-1 soluissa on N-tyyppisiä kalsiumkanavia.

Ovatko muutokset presynaptisissa proteiineissa sekundäärisiä neuronin kuolemalle vai ei? Ainakin eräissä tutkimuksissa on osoitettu, että neuronikadolle paralleelisti vähenee näitä proteiineja em. prionitaudeissa. On toisenlaistakin tulosta ollut. Lisäksi on joissain tutkimuksissa havaittu epäjärjestystä ja synapsikatoa aksoniterminaalissa CJD-taudissa ilman itse neuronin katoamista. PrP(Sc) näyttää ko-lokalisoituvan siihen, mihin SYNAPTOFYSIINI asettuu CJD-taudissa. Lisäksi PrP(Sc) akkumuloituu thalamuksen ja neocortexin synaptosomeihin scrapie-hiiressä. Aksonaalisia muutoksia voi kuitenkin tapahtua niilläkin alueilla, missä on hyvin vähän PrP(Sc)-proteiinia. Monet tutkimukset raportoivat aksonien terminaalisista muuntumisista, mutta on edelleen epäselvää, miten nämä muutokset suhtautuvat prionitautia sairastavien dysfunktioihin.

• PrP(C) ja PrP(Sc) ja elektrofysiologisest muutokset

Huomattava elektrofysiologinen muutos sporadisessa CJD-taudissa (sCJD) on EEG-muutoksena eri kortikaalisilla alueilla havaitut teräväaaltoiset periodiset kompleksit. Nämä EEG-muutokset muistuttavat interiktaalisia epileptogeenisiä purkauksia ja edeltävät tai esiintyvät samaan aikaan kuin myoklooniset kouristukset. Samantapaista löytöä on saatu scrapie-infektoituneista lampaista ja rotista. Taustana on alentunut synaptinen inhibitio. Terminaalisesti todettiin pitkittyneitä aktiopotentiaaleja ja alentunut AHP (fast afterhyperpolarization) CA1- pyramidaalisoluissa. Edellinen löytö hävisi kun käytettiin jännitteestä riippuvien kalsiumkanavian estäjiä. Scrapie- hiirellä ja -hamsterilla osoitettiin CA1 pyramidaalisolujen hyperexcitabiliteetti elektrofysiologisissa tutkimuksissa. LTP-muodostus ( muistiaines) katosi CA1-alueesta.Jne.

Tutkittaessa, onko syynä PrP(C) alentuma vai PrP(Sc) vaikutus, käytettiin Prp(0/0) koe-eläimiä.

• PrP(0/0)

Hippocampuksen CA1 alueella oli hyperexcitabiliteettiä. GABA-A välitteinen nopea inhibitio oli heikentynyt. LTP-muodostus oli myös heikompi. Annoksesta riippuvan excitatorisen synaptisen transmission stimulaatio näyttää olevan korrelaatiossa PrP(C) proteiinin exspressioon, mikä osoittaisi PrP(C) proteiinin omaavan modulatorista osuutta neuronaalisessa excitaatiossa. Kuitenkaan muut elektrofysiologiset tutkimukset hippokampaalisesta CA1 alueesta Prp(0/0) koe-eläimellä ei osoittanut sellaisia muutoksia. Toisaalta PrP(0/0) hiireltä on CA1 pyramidaalisista soluista ja cerebellaarisissa Purkinjen soluista todettu madaltunut myöhä AHP.On myös tuotettu poistogeenistä PrP- hiirtä tutkittaessa PrP:n vähentymän vaikutusta aikuisen aivon funktioon ja neuronin elossapysymiseen. Näissä eläimissä oli huomattava AHP-alenema, joka edelleen korosti PrP(C) proteiinin moduloivaa merkitystä neuronaalisessa stimuloitumisesa. Redusoituneen PrP(0/0) määrä koe-eläimessä korjaantui ihmisen PrPK200-exspressiosta. Tätä samaa entsyymiä havaitaan periytyvissä prionitaudeissa, joten voidaan päätellä, että muutos on seurausta PrP(c) menetyksestä. PrP ( conditionally knock out mice) poistogeeninen hiiri pysyi terveenä osoittamatta neurodegeneraatiota, kun PrP oli poistettu. Jos taas aikuisen neuronaalinen PrP poistettiin infektoituneelta koe-eläimeltä, ei kehittynyt prionitautia, vaan se estyi ja spongiformiset muutokset olivat reversibeleitä.

• Prioniproteiinipeptidien toksisuus

Toksisuustutkimuksissa katsottiin PrP(Sc) suoria vaikutuksia neuroniin isoloimalla amyloidiplakkikomponentteja. GSS on sellainen perinnöllinen neurodegeneratiivinen prionitauti, jossa PrP amyloidia suurin määrin saostuu keskushermostoon (CNS). Kun tällaista amyloidiplakkiydintä tarkemmin tutkittiin, siitä löydettiin päätuotteena 11 kD pilkkoutunut PrP ( spanning residues) 58- 150 Tämä degradaatiotuote korreloi siihen kohtaan, mistä voi muodostua beeta-helixiä ja amyloidia ja se on osittain resistentti proteolyysille. Jos tälle PrP-fragmentin segmentille tehdään homologisia synteettisiä peptidejä, ne muodostavat koeputkessa fibrillejä. Nämä fibrillit taas muistuttavat niitä fibrillejä, joita GSS-aivoissa muodostuu (PrP 106-121) sekä scrapie-tautiin liittyviä firillejä (PrP 127-147). Neuronaalista apoptoottista kuolemaa tapahtuu, jos pitkän aikaa applikoidaan vahvasti fibrillogeenisiä peptidejä hippokampaalisiin ja pikkuaivojen granulaarisiin soluviljelmiin. Neuronaalisen solukuoleman välittäjänä lie osittain mikrogliavaste, koska kahden eri solutyypin samanaikaisviljely lisää peptiditoksisuutta. PrP 106-121- fragmentti välittää astrogliaalista proliferaatiota. Ja tätä proliferaatiota voi estää L-tyyppisten kalsiumkanavien blokeeraajilla. Työssä käytettyjen GTI-1-solujen akuutti altistus PrP106-121-peptidille lisäsi sytosolin vapaata kalsiumia (Ca++). Pitkäaikainen altistus pikkuaivojen granulaaristen neuronien viljelmässä tai neuroektodermaalisessa GH3-solulinjassa aiheutti jännitteestä riippuvien L-tyyppisten kalsiumkanavien kalsiumvirtojen aktiviteetin laskua Altistus tälle samaiselle fragmentille vähensi N-tyyppisten kalsiumkanavien kalsiumvirtoja PC12-soluissa, mutta L-tyyppiset kanavat eivät vaikuttuneet. Lopuksi: PrP(C) rekombinantti, täyspitkänä, lisättynä pikkuaivojen granulaarisiin soluihin aiheutti alentuneita kalsiumvirtoja jännitteestä riippuvissa L-tyypin kalsimkanavissa. (VDCC-L). Tämä vaikutus riippuu PrP(C)-proteiinin kuparia sitovasta N-terminaalisesta osasta. Kaiken kaikkiaan havaitaan että PrP peptidi voi aiheuttaa häiriöitä kalsiumkanavissa. Kuitenkin PrP-fragmenttien lisääminen muistuttaa PrP(Sc): n extrasellulaarisia vaikutuksia neuronaaliseen soluun ennemminkin kuin infektoituneen solun intrasellulaarisia tapahtumia. Sen takia neuronaalisten solujen jännitteestä riippuvien kalsiumkanavien (VDCC) tutkimuksesta saataneen informatiivista tietoa.

• VDCC-kanavien ryhmä

Näitä kanavia alettiin löytää lihaksia tutkittaesa ja havaittiin, että aktiopotentiaalin indusoijana ei ollutkaan natrium vaan kalsium (1953). Näitä kalsiumkanavia on kehossa yleisesti ja ne ovat elektrogeenisiä ja regulatorisia. Intrasellulaarinen vapaa kalsium on tasoja 30 nM- 200 nM. Tätä homeostaasia pitää yllä ATP:stä riippuvainen kalsiumpumppu ja Na+-Ca++ vaihtojärjestelmä. Matala intrasellulaarinen pitoisuus varmistaa tehokkaat nopeat vasteet erilaisille biologisille prosesseille supistuksell ( contraction) , eritykselle ( secretion) ja kanavatoiminnalle ( gating).

• VDCC yleisrakenne

5 alayksikköä, transmembraani alfa1 ja sillä on 10 alayksikköä. Ca v.

Intrasellulaarinen alayksikkö beeta

Disulfidilinkkiytynyt dimeeri, joka on liittynyt alfa1-kanssa ( alfa1 delta)

Transmembraaninen alayksikkö gamma

• VDCC kanavien nimeäminen

LVA, low voltage activated (Cav 3.1.-3.3.)

T-tyypin kalsiumkanavat. Nämä inaktivoituvat nopeasti depolarisaatiota ylläpitävissä potentiaaleissa. Johtavuus on vähäinen ( ”tiny”, tästä nimi T-kanava)..

HVA, high voltage activated

Eivät inaktivoidu niin nopeasti kuin edellinen. Kolme alaryhmää.

1. L-tyypin kanavat (Cav1.1-1.4). Pitkävaikutuksinen , large single channel conductance, dihydropyridiini- sensitiivinen. Pääasiassa esiintyy mm lihaksissa: Sydänlihas, muu lihas, sileä lihas. Endokriiniset sekretoriset solut. Pitkä tai stabiili depolarisaatio. Geeniexspressiossa toimiva Ca++-kanava. Proksimaalisessa dendriitissä tai neuronin soomassa. Aiheuttaa hidasta ja sitkeää kalsiumvirtaa. (Nifedipiini ja nimodipiini isoloi tätä kanavaa).

2. Välimuotoinen kanava N (Cav2.2) ja P/Q (Ca v2.1) tyyppien kalsiumkanavat( eräille toksiineille sensitiivisiä). Pääasialliset kanavat CNS:n presynaptisten rakkuloiden vapautumisessa ja hermosignaalin transmissiossa. Pääasiassa esiintyy cortexissa, hippocampuksessa, thalamuksessa, basaaliganglioissa, Purkinjen soluissa ja hypothalamuksen takalohkossa. Nopea inaktivaatio. Neurotransmitterivälitteinen inhibitio vaikuttaa näihin presynaptisiin kalsiumkanaviin ja on G-proteiiniin liittynyt ja G-beetagamma alayksikkö muuttaa gating-ominaisuuksia: ”Voltage dependent inhibition” Yksi aktiopotentiaali inhiboi vahvasti synapsia. Mutta aktiopotentiaalien virta poistaa inhibition. Näisä kanavissa on ”synprint”-kohta: synaptisten proteiinien interaktiokohta. Sillä on merkitystä kalsiumkanavan modulaatiossa ja hienosäädössä.

GABA-vapautumista tapahtuu joko N- tai P/Q-kalsiumkanavien toiminnan välittämänä riippuen synapsia modostavan interneuronin sijainnista hippocampuksessa.

Glutamaattireseptorit hippocampuksessa sisältävät ainakin 3 eri tyyppistä kalsiumkanavaa, jotka osallistuvat glutamaatin vapauttamiseen, myös synapseissa, jotka lähtevät yhdestä presynaptisesta neuronista. Hypothalamuksessa N-kalsiumkanavan inhibitio alensi inhibitorista synaptista transmissiota enemmän kuin excitatorista transmissiota. Tästä voi päätellä olevan suhteellisia eroavuuksia kalsium influx-virroissa ja välittäjäaineen vapauttamisissa excitatorisella ja inhibitorisella puolella neuronijärjestelmää.

Esim: Neuroniin tulee inhibitorisia ja excitatorisia säikeitä. Inhibitorisessa voi olla päätteissä vain N jaP/Q tyypin VDCC. Excitatorisssa on 3 eri tyyppiä VDCC. Jos N-kanava säätyy alas hiljenee inhibitorinen neuroni, excitatorinen ei vaikutu. Nettoefektinä lie neuronaalisessa verkossa lisääntynyt excitaatio

3. R-tyypinkalsium kanavat (Cav2.3) ovat resisenttejä niille toksiineille, joille ed. ovat herkät.

• Neuronin välittäjäainerakkulan vapautumisesta

• SYNAPTOFYSIINI

Presynaptinen proteiini, pienissä synaptisissa rakkuloissa; synapsin merkkinä käytetty. Tätä ei esiinny hermoston ulkopuolella paitsi neuroendokriinisissä soluissa. Päätehtävä on tuntematon. Sitä esiintyy runsaasti ja yksimuotoisena synaptisen exosytoosin yhteydessä. Synaptofysiinipoistogeeninen koe-eläin on fenotyypiltään normaali ja neurotransmissio on normaalia. Kuitenkin synaptofysiinivasta-aineet vähentävät välittäjäainetransmissiota. Mahdollinen funktio on osallistua synapsin muodostumiseen. ( Prioniproteiini asettuu tämän proteiinin kohtaan)SYNAPTOFYSIINI on interaktiossa

SYNAPTOBREVIININ (R-SNARE) kanssa

muodostaen kompleksin, josta sulkeutuu ulos muut SNARE-proteiinit ( kuten syntaxiliini ja SNAP-25) Kompleksin SYNAPTOFYSIINI & SYNAPTOBREVIINI-muodostus on riippuvainen korkeasta kolesterolipitoisuudesta rakkuloitten kalvoissa. Neuroendokriinisoluissa tällaista kompleksia ei muodostunut.

• SYNAPSIINI-1

• SNAP-25a ja SNAP-25b

Synaptosomal associated protein 25 kDa. 25 kDa proteiini, joka on liittynyt synaptosomaalisesti. SNAP-25 osallistuu kahdella alfa-helixketjullaan exosytoottisen SNARE-kompleksin muodostumiseen, jossa on 4 alfa-helixiä. SNAP—perheessä on paljon isoformeja. Neuroneissa ja neuroendokriinisissä soluissa esiintyy SNAP-25a ja SNAP-25b, jotka eroavat vain 9 aminohapon ketjulta, mutta juuri siinä pätkässä on kohta, joka osallistuu subtraattina posttranslationaalisen rasvahapon liittämiseen. Asylaatiossa liitetaan C16:0 , palmitiinihappo. Tämän liittymä sitten määrääkin, minne proteiini hermostossa sijoittuu. Syntaxin 1A-muodostus vaatii Munc-18-1 samanaikaisilmentymää. SNAP-25a liittyy neuriitin kasvuun ja vesikkeleiden fuusioon. SNAP-25b liittyy neuronaaliseen synaptisten vesikkeleitten vapautumiseen ja neuroendokriiniseen eritykseen. Se voi myös stabilisoida rakkula- allasta ja saa aikaan laajempia vesikkelivarastoja. Tosin SNAP-25a voi myös olla mukana vesikkeleiden vapautumisessa.

• SYNTAXIINI-1. Membraanifuusion välittäjä.

SYNTAXIINI-perheessä on 15 proteiinia, joista intrasellulaarisiin organelleihin on sijoittuneina syntaksiinit 5-15 ja plasmamembraaniin membranifuusiota vaikuttamaan asettuu syntaxiinit 1-4. SYNTAXIINI 1A esiintyy miltei ainoastaaan neuronissa ja neuroendokriinisissa soluissa . Sillä on intrasellulaarinen kohta. Munc-18-1 interaktiolla syntaxiini kohdistautuu plasmamembraaniin, vaikka osa jäisi intrasellulaarisesti. Munc-18-1 pitää syntaxiinia ”kiinni” siten, että se ei pääse epäsuotuisasti SNARE-komplekseja muodostamaan. Munc-18-1 kiihdyttää syntaksiini 1A liittymiä kolesterolipitoiseen lipidilevyyn (raft).

• SNARE- kompleksi ja eksosyyttinen koneisto

(SNAP-receptor), VDCC tyyppi N kalsiumkanavat toimivat yhteistyössä presynaptisessa vesikkeleitten vapauttamisessa. Prionitaudissa presynaptiset proteiinit ovat vähentyneet, joten vesikkelien vapauttamisessa on vaikeuksia.

• Kalvofuusio

on avainseikka vesikkelien vapauttamisessa. Membraanifuusio on universaalinen prosessi. Sitä tapahtuu 1. extrasellulaarisesti virusten tunkeutuessa soluun tekemällä isäntäsolun kanssa fuusiota; 2. intrasellulaarisesti, kun erilaiset organellit fusoituvat keskenään tai fusoituvat solukalvoon. Säädelty hermonvälittäjäaineen vapautuminen synapsissa exosytoottisella rakkulalla on nopea tapahtuma, jota kalsium liipaisee esiin alle 1 millisekunnissa. Tästä voisi päätellä, että synaptisen rakkulan fuusion plasmakalvoon on täytynyt olla suureksi osaksi valmisteltua jo ennen kuin stimulus tulee synapsiin ja antaa herätteen. Kaikki intrasellulaarinen fuusio tapahtuu samantapaisella systeemillä, joten on tärkeää, että donorimembraani, luovuttajakalvo ( kuten solun sisäinen kuljetusrakkula) liittyy ja laituroituu sopivaan acceptor membraaniin, vastaanottajakalvoon- (docking) .

• Rab GTPaasit

säätelevät tätä laituroitumista toimimalla tunnistavina antenneina ( identity tags).

• SNARE-proteiinit ( SNAP-reseptoriproteiinit )

Kun fuusiota aletaan, kokoontuu välittäjäksi iso dynaaminen proteiinikompleksi SNARE ( SNAP-receptor) proteiinit ja Munc 18-1, syntaxiinin kanssa interaktiossa oleva proteiini. Jotta donori proteiini pääsee akseptoriproteiniin lähelle, liittyy SNARE proteiinit molempiin kalvoihin.

• vSNARE , t SNARE

Synaptisen kompleksin muodostaa pääasiassa yksi SNARE-proteiini liittyneenä rakkuloihin (SYNAPTOBREVIINI) ja kaksi SNARE-proteiinia liittyy plasmamembraaniin (SYNTAXIINI 1 ja SNAP-25) Tämän takia SNARE-proteiinit nimitetään vSNARE (vesicle) ja tSNARE( target) nimillä. Snare-proteiineja määritellään yhden homologin sekvenssin mukaan Snare-motiivissa on 60-70 aminohappoa, joissa on 8 toistoa. Alaperheitä on neljä Qa- syntaksiinit, Qb ja Qc- ( SNAP-25 ja R-SNARE, (synaptobreviini).

SNARE-proteiinit välittävät funktionaalisen SNARE-kompleksin muodostumisen kerääntymällä spontaanisti pidentyneisiin nelihelix-kimppuihin, joissa nämä neljä eri SNARE-motiivia ovat paralleelisti orientoituneena aina yksi alaperhe proteiineja yhdessä, (kuten Qa, Qb, Qc, R) C-terminaalit näkyen transmembraanisesti.

Jos kokoontuma asettuu vetoketjumaisesti N-terminaalisesta päädystään C-terminaaliseen ankkuriin, erittäin stabiili tarkka transkompleksi muodostuu,j ossa kaksi kalvoa ovat hyvin lähekkäin. Kun kalvot ovat tehneet fuusion, muodostuu cis-kompleksi. Jotta SNARE-proteiinit voisivat kiertää hyödynnykseen, tämän cis-kompleksin on pystyttävä erkanemaan ja siihen tarvitaan ATPaasi. NSF yhdessä ja kofaktoreita NSF-liittymisproteiineja tarvitaan myös (SNAPs). Keskustellaan siitä, osallistuvatko SNARE-poteiinit aktuelliin fuusioon vai onko transitio trans-konfiguraatiosta cis-konfiguratioon se, mikä katalysoi essentielliä, mutta epätäydellistä askelta intrasellulaarisessa fuusiotiessä. SNARE-proteiinien välttämättömyys fuusiossa voi olla pettävääkin, puijausta osittain, eikä vielä tiedetä, missä määrin muut proteiinit ovat essentiellejä kofaktoreita fuusiolle.

• Säädelty exosytoosi

Presynaptisella aktiivilla vyöhykkeellä on ainakin kalsiumista riippuva prosessi. Arvellaan, että vapautumista triggeröi kalsiumsensori exosytoosin tapahtumakohdalla.

• SYNAPTOTAGMIINI 1

on synaptisen rakkulan proteiini, ison perheen jäsen, josta perheestä moni osallistuu välittäjäaineitten vapautumiseen. Synaptotagmiini1 sitoo multippeleja kalsiumjoneja kahden fosfolipididomaaninsa avulla. Jos toinen domaani ei ole käytössä, kalsiumin exosytoottinen affiniteetti laskee. Mutta miten, sitä ei tiedetä.

Väitöskirjatyön kommentti

Tutkija kohdistuu hyvän taustamateriaalin esitettyään näihin kolmeen proteiiniin SYNTAXIINI A1, SNAP-25 ja SYNAPTOFYSIINI. Näistä mielenkiintoiset SYNTAXIINIA 1 ja SNAP-25 ovat läheisessä interaktiossa presynaptisen alueen VDCC-N kanssa. SYNAPTOFYSIINI liittyy pikkuisiin vesikkeleihin ja vaikuttaa niitten vapautumistiehen. Sitten hän otti selville seuraavia seikkoja tutkien prionilla infektoitunutta GTI-1 solua: (I) Voiko prioni-infektio aiheuttaa muutoksia jännitteestä riippuviin kalsiumkanaviin, erityinen mielenkiintokohdistetaan N-tyypin kanaviin. (II) Määritellään, voiko prioni-infektio vaikuttaa neuronaalisen solun exosytoosin proteiinijoukkoon. (III) Voiko pitkittynyt depolarisaatiotila vaikuttaa kompleksin muodostumiseen proteiineissa, jotka osallistuvat eksosytoosiin.

Abstrakti antaakin sitten hyvät johtopäätökset ja hieman vastausta asiaan, mutta kuitenkaan prionin muodostumisen varsinainen syy ei selviä. Kuvataan lähinnä seurauksia tilanteessa. Jää kuitenkin sellainen käsitys kuin että prioni olisi tuollainen SNARE-kompleksi, jonka pitäisi nopeasti hajota ja osasten hyödyntyä, mutta kompleksi ei hajoa, vaan jää muotoon, jota ei edes proteaasit saa purtua.

Väitöskirjan lisäksi kirjoittajalla on ollut mm. seuraava edeltävä julkaisu.

Scrapie-inected GTI-1 cells show impaired function of voltage-gated N-type calcium channels (Ca v 2.2) which is ameliorated by quinacrine treatments ( 2004).

Oma kommentti: 07/11/2005 22:18

Jossain materiaalissa, joka tuli esiin tehdessäni projektia Vitamini K-alueelta, eräässä abstraktissa mainittiin, että CJD- potilaan aivostossa oli vähiten infektoitunut alue K-vitamiinipitoisinta.

On todennäköistä, että prioniproteiinin kuparipitoisuus vaatii vahvan oksidantti-antioksidanttijärjestelmän, joten vihreitten kasvien ja vihannesten osuus niin ihmisen kuin eläimenkin ravinnossa on ensisijainen seikka taisteltaesa tämän tapaisia proteiiniluhistumia vastaan. K1-vitamiinipitoisuus on lajispesifinen asia ja esim nautakarjalla K1 vitamiinin tarve on huimasti korkeampi kuin mikä on ihmisen K1-vitamiinin tarve. Koska Suomessa on mainittu takavuosina esiintyneen lampaiden scrapiesta, pitää muuntaa sitä vanhaa ajattelutapaa lampaan kasvatuksesta. Että lammas on eläin joka on vaatimaton, ei vaadi oikeastaan mitään- Asia on päinvastoin- se vaatii hyviä vihreitä niittyjä, joiden kunnostamiseen kannattaa panostaa ennen kuin alkaa laajemmin lampaitten hoitoa suunnitella. Lammas ei vain ole pihan biologinen ruohonleikkuri. Ja ihminenkin luotiin alun perin kasvisyöjäksi.

2005-11-07 22:19