帕金森病是一种神经退行性疾病,对老年人生活质量的影响不容忽视。由于神经退行性疾病的发病机制复杂,所涉及的一些错误折叠的蛋白质无法深入研究。因此,帕金森病的病因尚不明确,尚无治愈方法。
在错误折叠的蛋白质中,一种不容忽视的蛋白质是 α-突触核蛋白。近年来对这种蛋白质的研究并不多,但由于α-突触核蛋白的多样性和复杂性[1],研究人员很难确定蛋白质折叠的哪一部分有问题。
什么是α突触核蛋白?
α突触核蛋白一般分为可溶性单体、低聚物和不溶性原纤维[1]。目前的共识是低聚物对所有α-突触核蛋白类型的毒性最高,可能是蛋白质聚集和病理现象传播的关键[2]。
但由于低聚物的大小不同,它们处于动态平衡状态,容易聚集形成聚集体或分离成单体,因此目前很难分离出高纯度的低聚物。虽然世界各地的一些实验室已经分离出少量的低聚物,但还没有达到可以批量生产并提供给其他学者分析其结构和功能的水平。
α突触核蛋白寡聚体有什么作用?
StressMarq 今年推出了一种新的动态稳定/捕获的 α-突触核蛋白寡聚体 (SPR-484)。该低聚物不含任何诱导剂或抑制剂,可用于主动电泳(天然 PAGE)、体内和体外检测以及疾病建模。由于它不含任何诱导剂或抑制剂(多巴胺、茶多酚EGCG等),研究人员可以更直接地研究其结构及其在细胞和活体中的反应,而不必担心其他成分的影响。
StressMarq实验室SPR-484产品数据,见图1~图4。
图 1. 动态稳定的 α-突触核蛋白寡聚物 (SPR-484) 和 α-突触核蛋白原纤维 (SPR-322) 电子显微照片
注:A 为 SPR-484 电子显微镜图像; B为SPR-322电子显微镜图像。使用磷在 80 Kv 下负染色透射电子显微镜图像用钨酸和醋酸双氧铀染色,在涂有碳的 400 目铜网上获得。
从图1可以清楚地看出,SPR-484呈球形/短圆柱状,均匀度高,而α-突触核蛋白原纤维(SPR-322)则是长纤维。 SPR-484低聚物不使用任何诱导剂或抑制剂来锁定低聚物状态,低聚物含量可达90%。
图 2. SPR-484 的活性电泳和尺寸排阻色谱 (SEC)
注:A 为经冻融循环后的动态稳定低聚体活性电泳。
由于 SPR-484 含有少量单体,因此在 60 kDa 处有条带。由于其在溶液中的拉伸结构,α-突触核蛋白单体是一种固有无序的 14 kDa 蛋白质。游离 α-突触核蛋白单体在活性电泳和 SEC 中的迁移类似于球形 60 kDa 寡聚物的迁移。
大于 250 kDa 的条带是动态稳定的 α-突触核蛋白寡聚物。
B 和 C 分别是冷冻和解冻一次后和在 37°C 下孵育两周后的 SPR-484 尺寸排阻色谱 (SEC)。
从图 2 可以看出,即使经过 14 天的冻融和 37°C 处理,约 90% 的 SPR-484 在峰面积仍处于低聚物状态。
图 3. SPR-484 对多巴胺能神经元毒性的检测
注:A为低聚体治疗11天后大鼠体内初级多巴胺神经元存活率通过抗MAP2抗体定量(对照组设为100%); B为低聚物处理11天后原代大鼠多巴胺能神经元α-synuclein pSer129的水平 可通过抗α-synuclein pSer129抗体与抗MAP2抗体的比值来量化(对照组设为100%) .
从图 3 中可以看出,SPR-484 对多巴胺能神经元有毒性,并且可以诱发帕金森病 (pSer129)。所有数据均经过统计验证,并非偶然结果。
图 4. SPR-484 处理的大鼠原版多巴胺能神经元 (IHC)
注意:A 是用对照 PBS 缓冲液处理 11 天的原代大鼠多巴胺能神经元,B 是用 10 µg/mL SPR-484 原代大鼠多巴胺能神经元在 11 天后处理的。
细胞核呈蓝色(Hoechst),多巴胺能神经元呈红色(MAP2),病理现象呈绿色(α-syn pSer129)。两种培养基均使用鸡抗 MAP-2 多克隆抗体、小鼠抗αsyn pSer129 特异性单克隆抗体、Alexa Fluor 488 山羊抗小鼠 IgG、Alexa Fluor 647 山羊抗鸡 IgG,并将荧光标记物 Hoechst 溶解在同一溶液中.白色箭头表示pSer129病理现象强烈的区域,比例尺代表100μm。
注:SPR-484 在大肠杆菌中表达,该蛋白在加入神经元前未磷酸化。
从图 4 中可以看出,动态稳定的 α-突触核蛋白寡聚体可以诱发原纤维等病理现象。
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