Διερεύνηση του ρόλου μίας ΑΑΑ+ μιτοχονδριακής πρωτεάσης στην βιολογία του μιτοχονδρίου και την νόσο του Parkinson
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Χατζηναούμ, Ιφιγένεια
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Η νόσος του Parkinson (PD) είναι μία προοδευτική κινητική νευροεκφυλιστική διαταραχή η οποία προσβάλλει περίπου το 1% των ενηλίκων ηλικίας άνω των 60 ετών. Οφείλεται στην εκλεκτική εκφύλιση των ντοπαμινεργικών νευρώνων της μέλαινας ουσίας και χαρακτηρίζεται από συσσώρευση συσσωματωμάτων ινιδιακής μορφής της πρωτεΐνης α-συνουκλείνης και εξασθένηση της μιτοχονδριακής λειτουργίας. Η ανάπτυξη κυττάρων κάτω από συνθήκες που επιβαρύνουν την κατάσταση των μιτοχονδρίων, όπως η έκθεση σε νευροτοξίνες που αυξάνουν το φορτίο των ελεύθερων ριζών, οδήγησαν στην ταυτοποίηση της μιτοχονδριακής πρωτεάσης LonP1. H LonP1 είναι μία πρωτεΐνη που είναι ήδη γνωστή για το ρόλο της στην ομαλή λειτουργία των μιτοχονδρίων, παρόλο αυτά έχει και άλλες πολλές λειτουργίες. Είναι μία πρωτεάση υπεύθυνη για την αποικοδόμηση των λανθασμένων ή κατεστραμμένων πρωτεϊνών καθώς και αποδείχθηκε ότι αποτελεί ένα πολύπλευρο ένζυμο. Εμφανίζει τουλάχιστον ακόμα τρεις λειτουργίες όπως πρωτεόλυση, δραστικότητα μορίου - συνοδού και δέσμευση του mtDNA. Προηγούμενα πειράματα αποκάλυψαν μία πιθανή σύνδεση αυτής της πρωτεΐνης με την εμφάνιση παθολογικών χαρακτηριστικών της νόσου Parkinson στα νευρικά κύτταρα. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθεί ο ρόλος της πρωτεΐνης LonP1 σε καταστάσεις διαφορετικών τύπων οξέος στρες , να χαρακτηριστεί η κατανομή της μέσα στο κύτταρο , να ελεγχθεί τι προκαλεί η υπερέκφραση της καθώς και αν σχετίζεται με κάποιο τρόπο με την νόσο του Parkinson. Ως συνθήκες οξέος στρες χρησιμοποιήθηκαν οι τοξίνες 6-OHDA και ροτενόνη σε διαφορετικά κυτταρικά μοντέλα όπως την κυτταρική σειρά SH-SY5Y και την Neuro2A. Έγινε έλεγχος συμπεριφοράς της μιτοχονδριακής πρωτεάσης LonP1 σε συνθήκες μιτοχονδριακού στρες καθώς και παρατηρήθηκαν τυχών μεταβολές σε σύμπλοκα της αναπνευστικής αλυσίδας των μιτοχονδρίων. Με στόχο να προσδιοριστεί τι προκαλεί η υπερέκφραση της πρωτεΐνης LonP1 πραγματοποιήθηκε υποκλωνοποίηση του γονίδιου LonP1 σε δύο πλασμιδιακούς φορείς pAcGFP-N1 και pDsRED-N1.Παρατηρήθηκε η συμπεριφορά της εξωγενούς LonP1 σε συνθήκες μιτοχονδριακού στρες καθώς και σε συνδυασμό με την α-συνουκλείνη με σκοπό πιθανή συσχέτιση με την νόσο Parkinson.Η εξωγενής α-συνουκλείνη φαίνεται να αποτελεί στόχο της πρωτεΐνης LonP1 σε νευρικά κύτταρα. Περαιτέρω έλεγχος σε κυτταρικό μοντέλο Neuro2A σε συνθήκες οξέος στρες με τις νευροτοξίνες 6-OHDA και ροτενόνη έδειξε μία πιθανή συσχέτιση πρωτεΐνης LonP1 με το ParkinPathway.Συγκεκριμένα σε συνθήκες στρες όπου η πρωτεΐνη Lon είναι αυξημένη ίσως να μην είναι απαραίτητη η ενεργοποίηση του Parkin-Pathway. Στην παρούσα μελέτη ελέγχθηκε η συμπεριφορά της πρωτεΐνης LonP1 και σε διαφορετικές συνθήκες στρες όπως με το H2O2.Το H2O2 προκαλεί οξειδωτικό στρες με ένα μηχανισμό εντελώς διαφορετικό από τις δύο νευροτοξίνες. Συγκεκριμένα η πρωτεΐνη Lon αυξάνεται και σε αυτές τις συνθήκες στρες καθώς και Parkin-Pathway δεν είναι απαραίτητο να ενεργοποιηθεί. Ελέγχθηκε για την αξιοπιστία της μία μέθοδος απομόνωσης κυτταροπλασματικώνπυρηνικών εκχυλισμάτων. Σκοπός του συγκεκριμένου πειράματος ήταν να ελεγχθεί η κατανομή της πρωτεΐνης LonP1 σε συνθήκες μιτοχονδριακού στρες. Παρόλο αυτά η μέθοδος κρίθηκε αναξιόπιστη καθώς τα μιτοχόνδρια συμπαρασύρονταν στα πυρηνικά - 8 - εκχυλίσματα. Ίσως ο λόγος που οδήγησε στην επιμόλυνση αυτή να είναι ότι τα μιτοχόνδρια σε αυτές τις συνθήκες έχουν κάποια χαρακτηριστικά ή είναι αρκετά μεγάλα σε μέγεθος και συμπαρασύρονται στα πυρηνικά εκχυλίσματα. Τέλος μεταλλάξεις στην πρωτεάση Lon είναι υπεύθυνες για την εκδήλωση του συνδρόμου CODAS. Το σύνδρομο CODAS είναι μία αναπτυξιακή νόσος που χαρακτηρίζεται από πληθώρα κλινικών χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένης της υποτονίας , πτώσης , απώλεια ακοής , μεταγενετικό καταρράκτη καθώς και σκελετικές και οδοντικές ανωμαλίες. Έχοντας ως στόχο την σύγκριση της αγρίου τύπου LonP1 με το μετάλλαγμα της κατασκευάστηκε η μετάλλαξη LonP1-R721G. Η συγκεκριμένη μετάλλαξη μέχρι σήμερα είναι η πιο συχνά εμφανιζόμενη μεταξύ ασθενών με σύνδρομο CODAS. Συμπερασματικά, η πρωτεάση LonP1 ίσως να αποτελεί σημαντικό παράγοντα στην κατανόηση της νόσου Parkinson αλλά και στην κατανόηση διάφορων ασθενειών όπως το σύνδρομο CODAS.
Parkinson’s disease (PD) is a progressive, neurodegenerative movement disorder that affects approximately 1% of adults aged 60 and over. It is characterized by the selective degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra, accumulation of asynuclein (a-syn) fibrils , and impaired mitochondrial function. The exposure of neuronal cells in conditions that increase the load of free radicals led to the identification of the mitochondrial protease LonP1. LonP1 is a protein that is already known for its role in the proper functioning of mitochondria, although it has many other functions. It is a protease responsible for degradation of misfolded or damaged proteins. The mitochondrial Lon protease (Lonp1) turned out to be a multifaceted enzyme, that displays at least three different functions such as proteolysis, chaperone activity and binding of mtDNA. Previous experiments have revealed a possible association of the LonP1 protein with the onset of pathological features of Parkinson's disease in nerve cells. The aim of this thesis was to investigate the role of LonP1 protein in different types of acute stress, to characterize its distribution within the cell, to investigate what causes its overexpression and whether it is associated with Parkinson's disease. 6-OHDA and rotenone toxins were used as acute stress conditions in different cell models such as the SH-SY5Y cell line and Neuro2A.The behavior of LonP1 mitochondrial protease under mitochondrial stress was investigated and any changes in respiratory chain complexes were observed. In order to determine what causes overexpression of LonP1 protein, the LonP1 gene was subcloned into two plasmid vectors, pAcGFP-N1 and pDsRED-N1. The behavior of exogenous LonP1 in mitochondrial stress conditions as well as in combination with α-synuclein was investigated for possible association with Parkinson's disease. Exogenous α-synuclein appears to be a target of the LonP1 protein in nerve cells. Further testing in a Neuro2A cell model under acute stress with neurotoxins 6-OHDA and rotenone showed a possible association of LonP1 protein with the Parkin-Pathway. In the present study, the behavior of the LonP1 protein was tested under different stress conditions such as H2O2. H2O2 induces oxidative stress by a mechanism completely different from the two neurotoxins. Specifically, Lon protein increases in these stress conditions as well as Parkin-Pathway does not need to be activated. A method of isolating cytoplasmic-nuclear extracts was tested for reliability. The aim of this experiment was to control the distribution of LonP1 protein under mitochondrial stress. However, the method was deemed unreliable as mitochondria were entrapped in nuclear extracts. Perhaps the reason that led to this infection is that the mitochondria in these conditions have some characteristics or are quite large in size and are entrained in nuclear extract. Finally, mutations in the Lon protease are responsible for the onset of CODAS syndrome. CODAS syndrome is a developmental disease characterized by a variety of clinical features, including hypotension, falls, hearing loss, postnatal cataracts as well as skeletal and dental abnormalities. The LonP1 mutation R721G was constructed to compare with the wild-type LonP1.The LonP1-R721G mutation is the most common among patients with CODAS syndrome. - 10 - In conclusion, LonP1 protease may be an important factor in understanding Parkinson's disease and various diseases such as CODAS syndrome.
Parkinson’s disease (PD) is a progressive, neurodegenerative movement disorder that affects approximately 1% of adults aged 60 and over. It is characterized by the selective degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra, accumulation of asynuclein (a-syn) fibrils , and impaired mitochondrial function. The exposure of neuronal cells in conditions that increase the load of free radicals led to the identification of the mitochondrial protease LonP1. LonP1 is a protein that is already known for its role in the proper functioning of mitochondria, although it has many other functions. It is a protease responsible for degradation of misfolded or damaged proteins. The mitochondrial Lon protease (Lonp1) turned out to be a multifaceted enzyme, that displays at least three different functions such as proteolysis, chaperone activity and binding of mtDNA. Previous experiments have revealed a possible association of the LonP1 protein with the onset of pathological features of Parkinson's disease in nerve cells. The aim of this thesis was to investigate the role of LonP1 protein in different types of acute stress, to characterize its distribution within the cell, to investigate what causes its overexpression and whether it is associated with Parkinson's disease. 6-OHDA and rotenone toxins were used as acute stress conditions in different cell models such as the SH-SY5Y cell line and Neuro2A.The behavior of LonP1 mitochondrial protease under mitochondrial stress was investigated and any changes in respiratory chain complexes were observed. In order to determine what causes overexpression of LonP1 protein, the LonP1 gene was subcloned into two plasmid vectors, pAcGFP-N1 and pDsRED-N1. The behavior of exogenous LonP1 in mitochondrial stress conditions as well as in combination with α-synuclein was investigated for possible association with Parkinson's disease. Exogenous α-synuclein appears to be a target of the LonP1 protein in nerve cells. Further testing in a Neuro2A cell model under acute stress with neurotoxins 6-OHDA and rotenone showed a possible association of LonP1 protein with the Parkin-Pathway. In the present study, the behavior of the LonP1 protein was tested under different stress conditions such as H2O2. H2O2 induces oxidative stress by a mechanism completely different from the two neurotoxins. Specifically, Lon protein increases in these stress conditions as well as Parkin-Pathway does not need to be activated. A method of isolating cytoplasmic-nuclear extracts was tested for reliability. The aim of this experiment was to control the distribution of LonP1 protein under mitochondrial stress. However, the method was deemed unreliable as mitochondria were entrapped in nuclear extracts. Perhaps the reason that led to this infection is that the mitochondria in these conditions have some characteristics or are quite large in size and are entrained in nuclear extract. Finally, mutations in the Lon protease are responsible for the onset of CODAS syndrome. CODAS syndrome is a developmental disease characterized by a variety of clinical features, including hypotension, falls, hearing loss, postnatal cataracts as well as skeletal and dental abnormalities. The LonP1 mutation R721G was constructed to compare with the wild-type LonP1.The LonP1-R721G mutation is the most common among patients with CODAS syndrome. - 10 - In conclusion, LonP1 protease may be an important factor in understanding Parkinson's disease and various diseases such as CODAS syndrome.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Μιτοχόνδριο, Παρκινσον, Πρωτεάση, Μιτοχονδριακό στρεσ, Mitochondrion, Parkinson, Protease, Mitochondrial stress
Θεματική κατηγορία
Νόσος Parkinson
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Μιχαηλίδης, Θεολόγος
Εξεταστική επιτροπή
Μιχαηλίδης, Θεολόγος
Φίλιου, Μιχαέλα
Σύρρου, Μαρίκα
Φίλιου, Μιχαέλα
Σύρρου, Μαρίκα
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: σ. 116-126
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
126 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States