Nascent SOD1 in Amyotrophic Lateral Sclerosis
肌萎缩侧索硬化症中的新生 SOD1
基本信息
- 批准号:8195922
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-10-01 至 2014-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAddressAdoptedAffectAffinityAgeAging-Related ProcessAmino Acid SubstitutionAmino AcidsAmyotrophic Lateral SclerosisAntioxidantsBehaviorBindingBinding SitesBiochemistryCessation of lifeChildComplexConsultationsCopperCultured CellsDNA Sequence RearrangementDataDefectDegenerative DisorderDimensionsDiseaseDissociationDisulfidesEnzymesEventExerciseFailureFamilial Amyotrophic Lateral SclerosisFamilyFutureGel ChromatographyGenerationsGenesHealth SciencesHospitalsHumanInheritedIonsIraqLaboratoriesLeadLesionLettersLightLinkMeasurementMediatingMetalloproteinsMetalsMethodsMilitary PersonnelModelingMolecularMolecular ChaperonesMolecular ConformationMotionMotor Neuron DiseaseMotor NeuronsMusMutationNeurodegenerative DisordersNeuronsParalysedParentsPathway interactionsPatientsPopulationPost-Translational Protein ProcessingProcessProlineProteinsRelative (related person)ReportingResolutionSOD1 geneSamplingSiteSolutionsSpinal CordStructureStudy SectionTemperatureTestingTexasTherapeuticTherapeutic AgentsTimeToxic effectTransgenic MiceTranslatingUnited StatesUniversitiesVariantVeteransWarWorkX ray diffraction analysisX-Ray CrystallographyX-Ray Diffractionanalytical ultracentrifugationbasecofactorconformercopper zinc superoxide dismutasedesigndisease-causing mutationdisulfide bondgain of functiongel electrophoresishuman tissuein vivointerestmeltingmolecular massmouse modelmutantoxidationpolypeptideprotein aggregationprotein misfoldingpublic health relevancerelating to nervous systemresearch studysedimentation equilibriumsedimentation velocitytool
项目摘要
Mutations in human copper-zinc superoxide dismutase (SOD1) cause an inherited form of the fatal
neurodegenerative disease amyotrophic lateral sclerosis (ALS, Lou Gehrig's disease, motor neuron disease).
With increasing age, insoluble forms of mutant SOD1 progressively accumulate in neural tissues of human
ALS patients and in spinal cords of transgenic mice expressing these polypeptides, suggesting that SOD1-
linked ALS is a protein misfolding and aggregation disorder. Understanding the molecular basis for how the
pathogenic mutations give rise to SOD1 folding intermediates that are prone to aggregation is therefore of
keen interest. A critical step on the folding pathway occurs when the nascent SOD1 polypeptide is
posttranslationally modified by the copper chaperone for SOD1 (CCS), a helper protein that inserts the
catalytic copper cofactor and oxidizes the SOD1 intrasubunit disulfide bond. CCS recognizes and binds to
nascent, but not mature SOD1, suggesting that the newly translated form exists in a conformation distinct from
the mature form. Recent studies reveal that pathogenic SOD1 proteins coming from aggregates isolated from
cultured cells and from the spinal cords of transgenic mice tend to be metal-deficient and/or lacking the
disulfide bond. These observations suggest the hypothesis that the disease-causing mutations may enhance
levels of SOD1 folding intermediates by hindering CCS-mediated SOD1 maturation. The experiments outlined
in this project are designed to probe the structure and dynamics of nascent SOD1 and to examine its
interaction with CCS. Successful completion of the Aims contained herein will address the following questions:
1) What are the structural determinants that are responsible for the recognition of nascent SOD1 by CCS? 2)
Is the functional SOD1/CCS complex heterodimeric, heterotetrameric, or some other higher order oligomer? 3)
What are the structural details of the nascent SOD1/CCS complex in three dimensions? 4) What factors
govern the interconversion of the nascent and mature SOD1 conformations in the absence of CCS? 5) How
do the ALS mutations affect the interconversion of the nascent and mature conformations? Answers to these
questions are prerequisites for the design of therapeutic agents aimed inhibiting pathogenic SOD1 aggregation
in ALS.
1
人类铜锌超氧化物歧化酶 (SOD1) 的突变会导致遗传性致命疾病
神经退行性疾病肌萎缩侧索硬化症(ALS、卢伽雷氏病、运动神经元病)。
随着年龄的增长,不溶性SOD1突变体逐渐在人类神经组织中积累
ALS 患者和表达这些多肽的转基因小鼠的脊髓中,表明 SOD1-
连锁 ALS 是一种蛋白质错误折叠和聚集障碍。了解如何进行的分子基础
致病性突变会产生易于聚集的 SOD1 折叠中间体,因此
浓厚的兴趣。当新生的 SOD1 多肽被折叠时,折叠途径中的一个关键步骤发生。
由 SOD1 (CCS) 的铜伴侣进行翻译后修饰,SOD1 是一种辅助蛋白,可插入
催化铜辅助因子并氧化 SOD1 亚基内二硫键。 CCS 识别并绑定
新生的,但不是成熟的 SOD1,表明新翻译的形式存在于与
成熟的形式。最近的研究表明,致病性 SOD1 蛋白来自从
培养的细胞和转基因小鼠的脊髓往往缺乏金属和/或缺乏
二硫键。这些观察结果提出了这样的假设:致病突变可能会增强
通过阻碍 CCS 介导的 SOD1 成熟来降低 SOD1 折叠中间体的水平。实验概述
该项目旨在探索新生 SOD1 的结构和动力学,并检查其
与 CCS 的互动。成功完成本文所载目标将解决以下问题:
1) CCS 识别新生 SOD1 的结构决定因素是什么? 2)
功能性 SOD1/CCS 复合物是异二聚体、异四聚体还是其他更高阶的寡聚体? 3)
新生 SOD1/CCS 复合物的三维结构细节是什么? 4) 哪些因素
在没有 CCS 的情况下控制新生和成熟 SOD1 构象的相互转换? 5) 如何
ALS 突变是否影响新生构象和成熟构象的相互转换?这些问题的答案
问题是设计旨在抑制致病性 SOD1 聚集的治疗药物的先决条件
在肌萎缩侧索硬化症中。
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项目成果
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