The role of oxidized SOD1 on ALS using the new antibody against oxidized SOD1 (anti-C111ox-SOD1)

使用抗氧化 SOD1 的新型抗体（抗 C111ox-SOD1）研究氧化 SOD1 对 ALS 的作用

基本信息

批准号：
19500313
负责人：
FUJIWARA Noriko
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Hyogo College of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

Copper-zinc superoxide dismutase (SOD1) plays a protective role against oxidative stress. On the other hand, recent studies suggest that SOD1 itself is a major target of oxidative damage and has its own pathogenicity in various neurodegenerative diseases, including familial amyotrophic lateral sclerosis (FALS). Only human and great ape SOD1s among mammals have the highly reactive free cysteine residue, Cys111, at the surface of the SOD1 molecule. The purpose of this study was to investigate the role of Cys111 in the oxidative damage of the SOD1 protein, by comparing the oxidative susceptibility of recombinant human SOD1 modified with 2-mercaptoethanol at Cys111 (2-ME-SOD1) to wild-type SOD1. Wild-type SOD1 was more sensitive to oxidation by hydrogen peroxide generating fragments and oligomers compared with 2-ME-SOD1. Moreover, wild-type SOD1, but not 2-ME-SOD1, generated an upper shifted band in reducing SDS-PAGE even by air oxidation. Using mass spectrometry and limited proteolysis, this upper band was identified as an oxidized subunit of SOD1 ; the sulfhydryl group (Cys-SH) of Cys111 was selectively oxidized to cysteine sulfinic acid (Cys-SO_2H) and to cysteine sulfonic acid (Cys-SO_3H). The antibody raised against a synthesized peptide containing Cys111-SO_3H reacted with only the Cys111-peroxidized SOD1 by Western blot analysis, and labeled Lewy-body-like hyaline inclusions and vacuole rims in the spinal cord of human SOD1-mutated ALS mice by immunohistochemical analysis. These results suggest that Cys111 is a primary target for oxidative modification and plays an important role in oxidative damage to human SOD1 including FALS mutants.

铜锌超氧化物歧化酶 (SOD1) 对氧化应激具有保护作用。另一方面，最近的研究表明，SOD1本身是氧化损伤的主要靶点，并且在包括家族性肌萎缩侧索硬化症（FALS）在内的多种神经退行性疾病中具有自身的致病性。哺乳动物中只有人类和类人猿 SOD1 在 SOD1 分子表面具有高反应性游离半胱氨酸残基 Cys111。本研究的目的是通过比较 Cys111 上 2-巯基乙醇修饰的重组人 SOD1 (2-ME-SOD1) 与野生型 SOD1 的氧化敏感性，探讨 Cys111 在 SOD1 蛋白氧化损伤中的作用。与 2-ME-SOD1 相比，野生型 SOD1 对过氧化氢产生的片段和寡聚物的氧化更敏感。此外，即使通过空气氧化，野生型SOD1（而非2-ME-SOD1）在还原SDS-PAGE时也会产生上移带。使用质谱和有限的蛋白水解，该上部条带被鉴定为 SOD1 的氧化亚基； Cys111的巯基(Cys-SH)被选择性氧化为半胱氨酸亚磺酸(Cys-SO_2H)和半胱氨酸磺酸(Cys-SO_3H)。通过蛋白质印迹分析，针对含有 Cys111-SO_3H 的合成肽产生的抗体仅与 Cys111 过氧化的 SOD1 发生反应，并通过免疫组织化学分析，在人 SOD1 突变的 ALS 小鼠的脊髓中标记路易体样透明包涵体和空泡边缘。这些结果表明，Cys111 是氧化修饰的主要靶标，并且在人类 SOD1（包括 FALS 突变体）的氧化损伤中发挥重要作用。

项目成果

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Protective role of glutathione S-transferase A4 induced in copper/zinc-superoxide dismutase knockout mice

谷胱甘肽 S-转移酶 A4 对铜/锌超氧化物歧化酶敲除小鼠的保护作用

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Free Radic. Biol. Med. 47
影响因子：
0
作者：
Yoshihara D.;Fujiwara N.;Ookawara T.;Kato S.;Sakiyama H.;Yokoe S.;Eguchi H.;Suzuki K.
通讯作者：
Suzuki K.

Cys111 in human copper-zinc-superoxide dismutase is a primary target for peroxidation to cysteine sulfonic acid

人铜锌超氧化物歧化酶中的 Cys111 是过氧化为半胱氨酸磺酸的主要靶标