Metal based neurodegeneration. Transition metal ion complexes of oligopeptides containing histidine  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
72321
Type PD
Principal investigator Kállay, Csilla
Title in Hungarian A fémionok lehetséges szerepe az idegrendszeri betegségek kifejlődésében és lefolyásában. A hisztidintartalmú peptidek átmenetifém-ionokkal való komplexképződési folyamatai
Title in English Metal based neurodegeneration. Transition metal ion complexes of oligopeptides containing histidine
Keywords in Hungarian fémionok, prion, béta-amiloid, hisztidin
Keywords in English metal ions, prion, beta-amyloid, histidine
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Department of Inorganic and Analytical Chemistry (University of Debrecen)
Starting date 2008-04-01
Closing date 2011-04-30
Funding (in million HUF) 14.015
FTE (full time equivalent) 2.15
state closed project
Summary in Hungarian
Ma már általánosan elfogadott, hogy egyes fémionok igen fontos szerepet játszanak a neurodegeneratív elváltozások kifejlődésében és ezen betegségek lefolyásában is. Azt már korábban is tudták, hogy az idegrendszeri betegségek kialakulása alapvetően a fehérjemolekulák konformációváltozásával, és az azt követő aggregációjával van összefüggésben, de ezen fehérjék nagy fémionaffinitása és így a fémionok ezen folyamatokban betöltött szerepe csak az újabb kutatások alapján vált egyértelművé.
A pályázatban a fémionok és több hisztidint tartalmazó fehérjemolekulák közötti kölcsönhatás pontosabb megismerését és modellezését tűztük ki célul, különös tekintettel a prion fehérjék és béta-amiloid fragmensek között megvalósuló kölcsönhatásokra.
Munkánk során olyan hisztidintartalmú peptideket állítunk elő, amelyek aminosavszekvenciája a különböző neurodegeneratív elváltozások kialakulásáért felelős fehérjék fémmegkötő centrumát modellezi.
A kísérletek során potenciometriás mérésekkel határozzuk meg az előállított peptidek protonálódási állandóit és átmenetifém-komplexeik stabilitási állandóit. Az UV-látható, CD, ESR és NMR spektroszkópiai módszerek kombinált alkalmazásával meghatározzuk a komplexek szerkezetét, beleértve a peptidek fémmegkötőhelyeit és összehasonlítjuk a különböző peptidek fémion-szelektivitását. A kapott eredmények lehetővé teszik a fémion-fehérje kölcsönhatás részleteinek molekuláris szintű megismerését és hozzájárulnak a neurodegeneratív megbetegedések terápiás kezelési lehetőségeinek fejlesztéséhez.
Summary
It is well-known, that metal ions play an important role in the development and onset of neurodegenerative disorders. It has been reported previously that the development of neurodegenerative disorders are associated with a conformational change and the resultant aggregation of the proteins. However, the high metal binding ability of these proteins and the determinant role of metal ions has only been proven recently.
The aim of this project is to study and mimic the interaction of metal ions with proteins containing more than one histidine residues, focusing on prion protein and beta-amyloid fragments.
Histidine-containing peptide fragments responsible for the development of neurodegenerative disorders will be synthesized in the frame of the project.
Protonation constants of the peptides and the stability constants of their transition metal complexes will be determined by potentiometric measurements. UV-Vis, CD, EPR and NMR spectroscopic techniques will be used for the elucidation of the structure of complexes with a special emphasis on the metal binding sites and metal ion selectivity of various peptides. The results make it possible to understand the metal ion-protein interaction at molecular level and contribute to the development of new therapeutic agents in the treatment of neurodegeneration.




 

Final report

  
Results in Hungarian
1. Kistagszámú hisztidintartalmú-peptidek átmenetifémionokkal alkotott törzs- és vegyes fémkomplexei: A hisztidin nitrogén donoratomok az elsődleges fémkötőhelyek. Ezek koordinációjával makrokelátok képződhetnek, illetve önálló fémmegkötőhelyek lehetnek, ezért kétmagvú komplexeket képeznek, és vegyes fémkomplexek kialakulására is lehetőség van. 2. A prion fehérje peptidfragmenseinek Cu(II)-, Ni(II)-törzskomplexei és Cu(II)/Ni(II) vegyes fémkomplexei: A vizsgált fragmensek általában annyi fémion megkötésére képesek, ahány hisztidint tartalmaznak. Amíg a Cu(II)-ionok számára a 111-es, a Ni(II)-ionok számára a 96-os hisztidin a preferált kötőhely. 3. A β-amiloid Ni(II) törzs-, illetve Ni(II)/Cu(II) és Ni(II)/Cu(II)/Zn(II) vegyes fémkomplexei: A Ni(II)-ionok esetén is az N-terminális részen történő kötődés preferált. Sem a Zn(II)-, sem a Ni(II)-ionok nem képesek kiszorítani a Cu(II)-iont a β-amiloid peptid fémion-megkötőhelyeiről, azonban mindkét fémion képes megváltoztatni a Cu(II)-ionok eloszlását a különböző fémion-kötőhelyek között. 4. Amilin fragmensek Cu(II)-ionokkal való kölcsönhatása: Bár a patkány amilin 17-29 fragmense nem tartalmaz a fémion koordinálódását elősegítő oldalláncokat, a fiziológiás pH-tartományban egy ekvivalens fémion megkötésére képes. Az aszparagin amidcsoportja is elsődleges fémionkötőhely lehet, koordinálódásával indukálhatja a peptidvázbeli amidnitrogének deprotonálódását.
Results in English
1. Transition and mixed metal complexes of short histidine containing peptides: Histidyl residues are the primary metal binding sites resulting in the formation of macrochelates or they can act as independent metal binding sites, providing a good chance for the formation of dinuclear and various mixed metal complexes. 2. Cu(II), Ni(II) and mixed metal complexes of the peptide fragments of human prion protein: Usually all fragments are able to bind as many Cu(II) ions as the number of histidyl residues. His111 and His96 were assigned as the preferred binding sites of Cu(II) and Ni(II), respectively. 3. Ni(II) complexes and Ni(II)/Cu(II) and Ni(II)/Cu(II)/Zn(II) mixed metal complexes of amiloid-β: Ni(II) ions also prefer the coordination at the N-terminus. Neither zinc(II) nor Ni(II) can, however, substitute Cu(II) in the mixed metal complexes of amiloid-β, but both metal ions are able to alter the distribution of Cu(II) ions among the various binding sites. 4. Copper(II) complexes of amylin fragments: Although rat amylin(17-29) does not contain any strongly coordinating side chain residues but it can bind one equivalent of copper(II) ions under physiological conditions. The amide group of asparagine can also be primary metal binding site, its coordination may induce the deprotonation of the amide functions of the peptide backbone.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=72321
Decision
Yes





 

List of publications

  
Snežana Rajković, Csilla Kállay, Richárd Serényi, Gerasimos Malandrinos, Nick Hadjiliadis, Daniele Sanna and Imre Sóvágó: Complex formation processes of terminally protected peptides containing two or three histidyl residues. Characterization of the mixed metal complexes of peptides., Dalton Trans., 5059-5071., 2008
Kimon Zavitsanos, Ana Mónica P.C. Nunes, Gerasimos Malandrinos, Csilla Kállay, Imre Sóvágó, Vassiliki Magafa, Paul Cordopatis and Nick Hadjiliadis: Interaction of Ni(II) and Cu(II) with 63-93 fragment of histone H2B: -NSFVNDIFERIAGEASRLAHYNKRSTITSRE-, Dalton Trans., 6179-6187., 2008
Csilla Kállay, Snežana Rajković, Imre Sóvágó, Gerasimos Malandrinos, Nick Hadjiliadis, Daniele Sanna: Copper(II) and mixed metal complexes of multihistidine peptides, 4th EuCheMS Conference, 2008. augusztus 24-28., Garmisch-Partenkirchen, Németország, 2008
Csilla Kállay, Snežana Rajković, Imre Sóvágó, Gerasimos Malandrinos, Nick Hadjiliadis, Daniele Sanna: Copper(II) macrochelates and mixed metal complexes of multihistidine peptides, 6th Intl. Copper Meeting, 2008. október 11-15., Alghero, Olaszország (Book of Abstracts, p. 38)., 2008
Katalin Várnagy, Imre Takács, Tamás Tarcsa, Csilla Kállay: Copper(II) and nickel(II) complexes of multihistidine peptides containing histidine analogue amino acids, 4th EuCheMS Conference, 2008. augusztus 24-28., Garmisch-Partenkirchen, Németország, 2008
Katalin Várnagy, Imre Takács, Tamás Tarcsa, Csilla Kállay: Copper(II) complexes of peptides containing histidine analogue amino acids, 6th Intl. Copper Meeting, 2008. október 11-15., Alghero, Olaszország (Book of Abstracts, p. 59)., 2008
Sarolta Timári, Csilla Kállay, Imre Sóvágó, Katalin Várnagy: Transition metal complexes of small multihistidine peptides, 4th Central European Conference Chemistry towards Biology, 2008. szeptember 8-11., Dobogókő, Magyarország, 2008
Timári Sarolta, Kállay Csilla, Várnagy Katalin, Sóvágó Imre: Több hisztidint tartalmazó peptidek átmenetifém komplexei, XXXI. Kémiai Előadói Napok, 2008. október 27-29., Szeged, 2008
Csilla Kállay, Katalin Várnagy, Gerasimos Malandrinos, Nick Hadjiliadis, Daniele Sanna and Imre Sóvágó: Thermodynamic and structural characterization of the macrochelates formed in the reactions of copper(II) and zinc(II) ions with peptides of histidine, Inorg. Chim. Acta 935–945., 2009
Sarolta Timari, Csilla Kállay, Katalin Ősz and Imre Sóvágó and Katalin Várnagy: Transition metal complexes of short multihistidine peptides, Dalton Trans., 36, 1962-1971., 2009
Snežana Rajković, Marija D. Živković, Csilla Kállay, Imre Sóvágó and Miloš I. Djuran: A study of the reactions of a methionine- and histidine-containing tetrapeptide with different Pd(II) and Pt(II) complexes: the selective cleavage of the amide bond by platination of the peptide and steric modification of the catalyst, Dalton Trans., 8370-8377., 2009
Viktória Jószai, Ildikó Turi, Csilla Kállay, Dorina Szikszai, Katalin Ősz, Imre Sóvágó, Giuseppe Di Natale, Giuseppe Pappalardo and Enrico Rizzarelli: Metal Binding Selectivity of the Peptide Fragments of Prion Protein, 10th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry, 2009. szeptember 25-28., Debrecen, Magyarország (Book of Abstracts, p. 125)., 2009
Kállay Csilla, Turi Ildikó, Szikszai Dorina és Sóvágó Imre: Többmagvú vegyes fémkomplexek képződése hisztidintartalmú peptidekkel, XLIV. Komplexkémiai Kollokvium, 2009. május 27-29., Siófok, 2009
Csilla Kállay, Viktória Jószai, Ildikó Turi, Dorina Szikszai, Katalin Ősz, Imre Sóvágó, Giuseppe Di Natale, Giuseppe Pappalardo and Enrico Rizzarelli: Mixed Metal Complexes of the Peptide Fragments of Prion Protein, 10th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry, 2009. szeptember 25-28., Debrecen, Magyarország (Book of Abstracts, p. 126)., 2009
Ildikó Turi, Csilla Kállay, Dorina Szikszai, Giuseppe Pappalardo, Giuseppe Di Natale, Paolo De Bona, Enrico Rizzarelli and Imre Sóvágó: Nickel(II) complexes of the multihistidine peptide fragments of human prion protein., J. Inorg. Biochem., 104, 885-891, 2010
Éva Józsa, Katalin Ősz, Csilla Kállay, Paolo de Bona, Chiara A. Damante, Giuseppe Pappalardo, Enrico Rizzarelli, and Imre Sóvágó: Nickel(II) and mixed metal complexes of amyloid-β N-terminus, Dalton Trans., 39, 7046-7053, 2010
Csilla Kállay, Ildikó Turi, Viktória Jószai, Katalin Ősz, Imre Sóvágó, Giuseppe Di Natale, Giuseppe Pappalardo and Enrico Rizzarelli: Metal Binding Selelctivity of the Peptide Fragments of Prion Protein, 10th European Biological Inorganic Chemistry Conference, 2010. június 22-26., Thesszaloniki, Görögország (CD of Abstracts, PO-118)., 2010
Csilla Kállay, Ágnes Dávid, Imre Sóvágó, Paolo de Bona, Giuseppe Pappalardo, Daniele Sanna and Enrico Rizzarelli: Copper(II) complexes of amylin fragments, XIth International Symposium on Inorganic Biochemistry, 2010. szeptember 4-8., Kudowa Zdrój, Lengyelország (Book of Abstracts, p. 10)., 2010
Kállay Csilla, Dávid Ágnes és Sóvágó Imre: Amilinfragmensek réz(II)ionnal való kölcsönhatásának vizsgálata, XLV. Komplexkémiai Kollokvium, 2010. május 26-28., Mátraháza, 2010
Csilla Kállay, Ildikó Turi, Sarolta Timári, Zoltán Nagy, Daniele Sanna, Giuseppe Pappalardo, Paolo de Bona, Enrico Rizzarelli and Imre Sóvágó: The effect of point mutations on the copper(II) complexes with peptide fragments encompassing the 106-114 region of the human prion protein, Monatsh. Chem. 142, 411–419., 2011
Csilla Kállay, Ágnes Dávid, Sarolta Timári, Daniele Sanna, Eugenio Garribba, Giovanni Micera, Paolo De Bona, Giuseppe Pappalardo, Enrico Rizzarelli and Imre Sóvágó: Copper(II) complexes of rat amylin fragments, Dalton Trans., közlésre beküldve, 2011
Ildikó Turi, Csilla Kállay, Dorina Szikszai, Viktória Jószai, Giuseppe Pappalardo, Giuseppe Di Natale, Enrico Rizzarelli and Imre Sóvágó: Mixed metal copper(II)-nickel(II) complexes of the peptide fragments of human prion protein containing two histidyl residues, J. Inorg. Biochem., közlésre beküldve, 2011
Grenács Ágnes, Kaluha Anikó, Kállay Csilla, Jószai Viktória és Sóvágó Imre: Peptidek többmagvú és vegyes fémkomplexei képződését befolyásoló tényezők vizsgálata modellrendszerekben, MKE 1. Nemzeti Konferencia, 2011. május 22-25., Sopron, 2011



Back »