Roles of Metallic Ions in Prion Diseases : Structure and Properties of Copper-binding Sites in Prion Protein

金属离子在朊病毒疾病中的作用：朊病毒蛋白中铜结合位点的结构和性质

• 批准号: 20750008
• 负责人: YAMAMOTO Norifumi
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20750008/
• 关键词: 生物物理化学; 量子化学; 金属複合体; プリオン病; 酸化還元電位; 酸化還元; 金属イオン; プリオンタンパク; 量子化学計算; 金属結合タンパク; アミロイド; 電子状態計算; オクタリピート; 神経変性; 酸化ストレス; 金属結合蛋白; クプリゾン

Prion protein (PrP) is a metalloprotein having several copper-binding regions in the N-terminal half domain. One is a highly conserved octapeptide repeat portion in PrP(60-91). Additional copper-binding sites are located around His96 and His111. In this study, to clarify copper's role in the pathological mechanism underlying prion diseases, we had investigated redox chemical behaviors of these copper-binding sites in PrP using the density functional theory calculations. The results indicated that the octarepeat sites had a high Cu(II)/Cu(I) reduction potential, which can exhibit SOD-like activity. The copper ion bound to the His96 and His111 sites, however, had a high Cu(II)/Cu(III) oxidation potential, which can modify the redox property to react with hydrogen peroxide to generate hydroxyl radicals via a Fenton-type pro-oxidative reaction. These distinct redox activities of PrP, individually or collectively, could be involved in the neurotoxic mechanism underlying prion diseases.

朊病毒蛋白 (PrP) 是一种在 N 端半结构域中具有多个铜结合区的金属蛋白。一种是 PrP(60-91) 中高度保守的八肽重复部分。其他铜结合位点位于 His96 和 His111 周围。在本研究中，为了阐明铜在朊病毒疾病病理机制中的作用，我们使用密度泛函理论计算研究了 PrP 中这些铜结合位点的氧化还原化学行为。结果表明，八重复位点具有较高的 Cu(II)/Cu(I) 还原电位，可以表现出类 SOD 活性。然而，与His96和His111位点结合的铜离子具有高Cu(II)/Cu(III)氧化电位，可以改变氧化还原性质，通过芬顿型亲和剂与过氧化氢反应生成羟基自由基。氧化反应。 PrP 的这些独特的氧化还原活性，无论是单独的还是共同的，可能与朊病毒疾病的神经毒性机制有关。

项目成果

Regulating the conformation of prion protein through ligand binding

通过配体结合调节朊病毒蛋白的构象

• 发表时间: 2009
• 作者: Norifumi Yamamoto

DFT studies on redox properties of copper-chelating cuprizone : Unusually high-valent copper(III) state

铜螯合铜腙氧化还原性质的 DFT 研究：异常高价铜（III）态

• 发表时间: 2009
• 作者: Norifumi Yamamoto

Redox behaviors of the neurotoxic portion in human prion protein, HuPrP(106-126)

人朊病毒蛋白 HuPrP(106-126) 中神经毒性部分的氧化还原行为

• 发表时间: 2010
• 作者: 山本典史; 桑田一夫
• 通讯作者: 桑田一夫

Redox behaviors of the neurotoxic portion in human prion protein, HuPrP(106-126)

人朊病毒蛋白 HuPrP(106-126) 中神经毒性部分的氧化还原行为

• 发表时间: 2010
• 影响因子: 2.8
• 作者: Norifumi Yamamoto

A pharmacological chaperone preventing the partial unfolding of prion protein

防止朊病毒蛋白部分展开的药理学伴侣

• 发表时间: 2010
• 作者: Norifumi Yamamoto