A prion fehérje konformációs átalakulásának vizsgálata
Title in English
Studies on the conformational transition of the prion protein to protease-resistant forms.
Keywords in Hungarian
prion, szerkezeti biológia, TSE,
Keywords in English
prion, structural biology, TSE,
Discipline
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)
70 %
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Panel
Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent
Institute of Biochemistry (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Starting date
2006-03-01
Closing date
2009-02-28
Funding (in million HUF)
16.239
FTE (full time equivalent)
0.40
state
closed project
Summary in Hungarian
Transmissible spongiform encephalopathies (TSE-s) minden esetben halálos kimenetelű, neurodegeneratív betegségek emberekben és más emlősökben. A betegség fertőzés utján is terjed, emberek is megkaphatják a táplálék láncon keresztül vagy sebészeti beavatkozás során. A betegség központi eseménye a prion fehérje egy megváltozott szerkezetű formájának a lerakódása elsősorban a központi idegrendszerben. Munkám célja a prion fehérje megváltozott szerkezetének, konformációs átalakulásának a megértése molekuláris szinten. A prion fehérjének természetes vagy nem-természetes aminosavakat tartalmazó mutáns variánsait biokémiai és biofizikai kísérletekben jellemezzük. Ezeket az eredményeket a mutációknak a fehérje konformációs átalakulására gyakorolt hatásával vetjük össze in vitro, ex vivo és in vivo kísérletekben. Munkám során a terület leghatékonyabb és modernebb módszereit fogom alkalmazni, mint például, 100msec-nál gyorsabb folding események közvetlen megfigyelését lehetővé tevő “continuous-flow mixing “ berendezést, egyedi molekulák mozgásának követését lehetővé tevő mikroszkópot, transzgenikus állatokat, inteinek által közvetített fehérje-ligálást.
Summary
Prion diseases are deadly, neuro-degenerative disorders. They can be transmitted to humans through the food chain or by medical intervention. Although the exact nature of the infectious agent is unknown, it is likely an abnormal form of the prion protein. Our aim is to understand the conformational transition of the prion protein to disease-associated forms at the molecular level by combining the results of biochemical and biophysical measurements, cell-free conversion reactions, and experiments in cell and animal model systems using state of the art techniques (such as continuous flow measurements, single-molecule microscopy and the generation of transgenic animals) and novel and standard approaches. Our results will help to prevent the disease from spreading, facilitate the development of an early, sensitive diagnosis and take us closer to an efficient treatment.
Final report
Results in Hungarian
Sajnos a 2006.-évi NF OTKA pályázatok keretét drasztikusan csökkentették. Ennek eredményeképpen az én pályázatom is csak az eredeti költségvetés majdnem 20%-t kapta, (ez egy fiatal OTKA PD ösztöndíj nélküli támogatásnak felel meg), ami természetesen az eredeti kutatási terv töredékes megvalósítására sem volt alkalmas. Sikerként könyvelhető el, hogy ennek ellenére sikerült a kutató csoportot elindítani, kulcs technikákat módszereket beállítani a laborban és kritikus kutatási modellrendszereket létrehozni. Sikerült olyan, az endogén prion fehérjére (PrP) knock-out sejtvonalakat kialakítani, amelyek mutáns PrP-ket, illetve különböző tag-gel megjelölt PrP variánsokat fejeznek ki; illetve nemzetközi együttműködés keretében olyan módszereket sikerült kifejleszteni, ami fehérjék poszt-translációs módosítását képesek detektálni. Másik eljárás, amit kidolgoztunk, nem csak a mutáns prion fehérjék feltekeredését tudja követni, de nagy áteresztő képességű fehérje feltekeredési kísérletekben is hasznosan alkalmazható. Ez utóbbi eljárást a Nature Biotechnology tudományos folyóirat is közlésre érdemesnek találta.
Results in English
Since the budget of 2006 for NF OTKA proposals was drastically reduced, my NF proposal received support of about just 20% of that was planned (that is close to an F type proposal without PD grant). This support was not sufficient to keep any of the aims of the original proposal. Despite all these, we, I think, managed to use effectively the support we gained. The research group as well as key techniques and critical model systems were successfully established. Particularly, cell lines that are knock-out for the endogenous prion protein were developed expressing various mutant PrP-s. Moreover, in an international collaboration, methods were developed for the detection of post translation modifications of proteins. Most importantly, a technique was developed for monitoring the folding of the mutant PrP variants. This method that is also very useful for High Throughput applications was published in Nature Biotechnology.
Welker, E., Hathaway, L., Xu, G., Narayan, M., Pradeep, L., Shin, H., Scheraga. H. A.: Oxidative Folding and N-terminal Cyclization of Onconase, BIOCHEMISTRY, 46: 5485-5493., 2007
Zabrouskov, V., Han, X., Welker, E., Zhai, H., Lin, C., Wijk, K., Scheraga, H. A. and McLafferty, F. W.: Stepwise Deamidation of Ribonuclease A at Five Sites Determined by Top Down Mass Spectrometry, BIOCHEMISTRY, 45: 987-992., 2006
Narayan*, M., Welker*, E., Zhai, H., Han, X., Xu, G., McLafferty, F. W., Scheraga, H. A.: Detecting native-folds in mixtures of disulfide-bond-containing proteins., Nature Biotechnology 26: 427-429. * Equal contribution, 2008
