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PROGRAMMA DI RICERCA 2006
italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
- 1 - Aspetti molecolari di patologie conformazionali proteiche. Ruolo dei fattori ambientali sulle variazioni strutturali di proteine per la progettazione e la sintesi di agenti ad attività antiaggregante, antiossidante, antiglicante e chelante nonchè per applicazioni in diagnostica.
- 2 - PARTNERS DI INTERAZIONE DI PROTEINE AMILOIDOGENICHE PER LO STUDIO DEI PROCESSI DI MISFOLDING ED AGGREGAZIONE; POSSIBILI APPLICAZIONI
- 3 - APPROCCIO TEORICO-SPERIMENTALE AGLI STATI NON-NATIVI DELLE PROTEINE: FORMAZIONE DI FIBRILLE AMILOIDI, PROTEINE DISORDINATE E DENATURATE
- 4 - Ruolo dell'interazione dei metalli con il sistema Ubiquitina/Proteasoma nella patogenesi delle malattie conformazionali
- 5 - Individuazione di determinanti di folding e misfolding mediante mutagenesi sistematica
- 6 - Amiloidi e ripiegamento di proteine: un approccio teorico-sperimentale
- 7 - Processi chimici e modificazioni strutturali nella neurodegenerazione
- 8 - Misfolding di proteine e formazione di amiloide: studi sulle basi molecolari della comparsa e aggregazione di conformeri tossici e sulla interazione di questi con superfici sintetiche e con bersagli cellulari e tessutali
- 9 - Interattomi proteici: identificazione e caratterizzazione di network cellulari in differenti condizioni fisiopatologiche
- 10 - Un approccio multidisciplinare allo studio dell'aggregazione in vivo e in vitro di proteine contenenti tratti di poliglutammina. Ruolo dei fattori molecolari ed ambientali.
Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze biologiche
Classificazione brevettuale
- CHEMISTRY; METALLURGY
- ORGANIC CHEMISTRY (such compounds as the oxides, sulfides, or oxysulfides of carbon, cyanogen, phosgene, hydrocyanic acid or salts thereof C01; products obtained from layered base-exchange silicates by ion-exchange with organic compounds such as ammonium, phosphonium or sulfonium compounds or by intercalation of organic compounds C01B33/44; macromolecular compounds C08; dyes C09; fermentation products C12; fermentation or enzyme-using processes to synthesise a desired chemical compound or composition or to separate optical isomers from a racemic mixture C12P; production of organic compounds by electrolysis or electrophoresis C25B3/00, C25B7/00)
- PEPTIDES (peptides in foodstuffs A23; obtaining protein compositions for foodstuffs, working-up proteins for foodstuffs A23J; preparations for medicinal purposes A61K; peptides containing beta-lactam rings C07D; cyclic dipeptides not having in their molecule any other peptide link than those which form their ring, e.g. piperazine-2,5-diones, C07D; ergot alkaloids of the cyclic peptide type C07D519/02; macromolecular compounds having statistically distributed amino acid units in their molecules, i.e. when the preparation does not provide for a specific; but for a random sequence of the amino acid units, homopolyamides and block copolyamides derived from amino acids C08G69/00; macromolecular products derived from proteins C08H1/00; preparation of glue or gelatine C09H; single cell proteins, enzymes C12N; genetic engineering processes for obtaining peptides C12N15/00; compositions for measuring or testing processes involving enzymes C12Q; investigation or analysis of biological material G01N33/00)
- ORGANIC CHEMISTRY (such compounds as the oxides, sulfides, or oxysulfides of carbon, cyanogen, phosgene, hydrocyanic acid or salts thereof C01; products obtained from layered base-exchange silicates by ion-exchange with organic compounds such as ammonium, phosphonium or sulfonium compounds or by intercalation of organic compounds C01B33/44; macromolecular compounds C08; dyes C09; fermentation products C12; fermentation or enzyme-using processes to synthesise a desired chemical compound or composition or to separate optical isomers from a racemic mixture C12P; production of organic compounds by electrolysis or electrophoresis C25B3/00, C25B7/00)
Classificazione geografica
- Regione: Veneto
Bibliografia
1. Dobson, C.M. (2003) Protein folding and disease: A view from the first Horizon Symposium. Nature Rev. Drug Discov. 2, 154–160.2. Stefani, M., and Dobson, C.M. (2003) Protein aggregation and aggregate toxicity: New insights into protein folding, misfolding diseases and biological evolution. J. Mol. Med. 81, 678–699.
3. Merlini, G., and Bellotti, V. (2003). Molecular mechanisms of amyloidosis. N. Engl. J. Med. 349, 583-596.
4. Kelly, J.W. (1996). Alternative conformations of amyloidogenic proteins govern their behaviour. Curr Opin Struct Biol. 6, 11-17.
5. Sacchettini, J.C., and Kelly, J.W. (2002) Therapeutic strategies for human amyloid diseases. Nature Rev. Drug Discov. 4, 267–275.
6. Dobson, C. M. (2005). Structural biology: Prying into prions. Nature 435, 747-749.
7. Guijarro, J.I., Sunde, M., Jones, J.A., Campbell, I.D., and Dobson, C.M. (1998). Amyloid fibril formation by an SH3 domain. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 95, 4224-4228.
8. Chiti, F., Webster, P., Taddei, N., Clark, A., Stefani, M., Ramponi, G., and Dobson, C.M. (1999). Designing conditions for in vitro formation of amyloid protofilaments and fibrils. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 96, 3590-3594.
9. Sunde, M., and Blake, C. (1997). The structure of amyloid fibrils by electron microscopy and X-ray diffraction. Adv. Protein Chem. 50, 123-159.
10. Making, O.S., and Serpell, L.C. (2005) Structures for amyloid fibrils. FEBS J. 272, 5950-5961.
11. Tycko, R. (2004) Progress towards a molecular-level structural understanding of amyloid fibrils. Curr. Opin. Struct. Biol. 14, 96–103.
12. Lansbury, P.T., Jr. (1999). Evolution of amyloid: What normal protein folding may tell us about fibrillogenesis and disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 3342-3344.
13. Horwich, A. (2002) Protein aggregation in disease: A role for folding intermediates forming specific multimeric interactions. J. Clin. Invest. 110, 1221-1232.
14. Fink, A. (1998) Protein aggregation: Folding aggregates, inclusion bodies and amyloid. Folding Des. 3, R9–R23.
15. Uversky, V.N., and Fink, A.L. (2004). Conformational constraints for amyloid fibrillation: The importance of being unfolded, Biochim. Biophys. Acta 1698, 131-153.
16. Jahn, T.R., and Radford, S.E. (2005) The Yin and Yang of protein folding. FEBS J. 272, 5962–5970.
17. Fink, A.L., Oberg, K.A., and Seshadry, S. (1997) Discrete intermediates versus molten globule models for protein folding: Characterization of partially folded intermediates of apomyoglobin. Folding Des. 3, 19–25.
18. Eliezer, D., Yao, J., Dyson, H.J., and Wright, P.E. (1998) Structural and dynamic characterization of partially folded states of apomyoglobin and implications for protein folding. Nature Struct. Biol. 5, 148–155.
19. Gilmanshin, R., Gulotta, M., Dyer, R.B., and Callender, R.H. (2001). Structures of apomyoglobin's various acid-destabilized forms. Biochemistry 40, 5127–5136.
20. Fontana, A., Zambonin, M., Polverino de Laureto, P., De Filippis, V., Clementi, A., and Scaramella, E. (1997) Probing the conformational state of apomyoglobin by limited proteolysis. J. Mol. Biol. 266, 223–230.
21. Fandrich, M., Fletcher, M.A., and Dobson, C.M. (2001) Amyloid fibrils from muscle myoglobin. Nature 410, 165–166.
22. Fandrich, M., Forge, V., Buder, K., Kitter, M., Dobson, C.M., and Dieckmann, S. (2003) Myoglobin forms amyloid fibrils by association of unfolded polypeptide segments. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 15463–15468.
23. Sirangelo, I., Malmo, C., Casillo, M., Mezzogiorno, A., Papa, M., and Irace, G. (2002). Tryptophanyl substitutions in apomyoglobin determine protein aggregation and amyloid-like fibril formation at physiological pH. J. Biol. Chem. 277, 45887–45891.
24. Sirangelo, I., Malmo, C., Iannuzzi, C., Mezzogiorno, A., Bianco, M.R., Papa, M., and Irace, G. (2004). Fibrillogenesis and cytotoxic activity of the amyloid-forming apomyoglobin mutant W7FW14F. J. Biol. Chem. 279, 13183–13189.
25. Lopez de la Paz, M., and Serrano, L. (2004) Sequence determinants of amyloid fibril formation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 87–92.
26. Sanchez de Groot, N., Pallares, I., Aviles, F.X., Vendrell, J., and Ventura, S. (2005) Prediction of ”hot spots” of aggregation in disease-linked polypeptides. BMC Struct. Biol. 5, 1–15.
27. Pawar, A.P., Dubay, K.F., Zurdo, J., Chiti, F., Vendruscolo, M., and Dobson, C.M. (2005) Prediction of “aggregation-prone” and “aggregation-susceptible” regions in proteins associated with neurodegenerative diseases. J. Mol. Biol. 350, 379–392.
28. Ventura, S., Zurdo, J. Narayanan, S. Parreno, M., Mangues, R., Reif, B., Chiti, F., Giannoni, E., Dobson, C..M., and Aviles, F.X. (2004) Short amino acid stretches can mediate amyloid formation in globular proteins: The Src homology 3 (SH3) case. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 7258–7263.
29. Frare, E., Polverino de Laureto, P., Zurdo, J., Dobson, C.M., and. Fontana, A. (2004) A highly amyloidogenic region of hen lysozyme. J. Mol. Biol. 23, 1153–1165.
30. Pastor, M.T., Esteras-Chopo, A., and Lopez de la Paz, M. (2005) Design of model systems for amyloid formation : Lessons for prediction and inhibition. Curr. Opin. Struct. Biol. 15, 57–63.
31. Bucciantini, M., Giannoni, E., Chiti, F., Baroni, F., Formigli, L., Zurdo, J., Taddei, N., Ramponi, G., Dobson, C.M., and Stefani, M. (2002) Imherent toxicity of aggregates imples a common mechansm for protein misfolding diseases. Nature 416, 507–511.
32. Fontana, A., Fassina, G., Vita, C., Dalzoppo, D., Zamai, M., and Zambonin, M. (1986). Correlation between sites of limited proteolysis and segmental mobility in thermolysin. Biochemistry 25, 1847–1851.
33. Fontana, A., Polverino de Laureto, P., De Filippis, V., Scaramella, E., and Zambonin, M. (1997) Probing the partly folded states of proteins by limited proteolysis. Folding Des. 2, R17–R26.
34. Kheterpal, I., Williams, A., Murphy, C., Bledsoe, B., and Wetzel, R. (2001). Structural features of the Abeta amyloid fibril elucidated by limited proteolysis. Biochemistry, 2, 11757-11767.
35. Bousset, L., Redeker, V., Decottignies, P., Dubois, S., Le Marechal, P., and Melki, R. (2004) Structural characterization of the fibrillar form of the yeast Saccharonyces cerevisae prion Ure2p. Biochemistry 43, 5052–5032.
36. Miake, H., Mizusawa, H., Iwatsubo, T., and Hasegawa, M. (2002). Biochemical characterization of the core structure of alpha-synuclein filaments. J. Biol. Chem. 277, 19213-19219.
37. Polverino de Laureto, P., Taddei, N., Frare, E., Capanni, C., Costantini, S., Zurdo, J., Chiti, F., Dobson, C.M., and Fontana, A. (2003) Protein aggregation and amyloid fibril formation by an SH3 domain probed by limited proteolysis. J. Mol. Biol. 334, 129–141.
38. Polverino de Laureto, P., Frare, E., Battaglia, F., Mossuto, M.F., Uversky, V.N., and Fontana, A. (2005) Protein dissection enhances the amyloidogenic properties of alpha-lactalbumin. FEBS J. 272, 2176–2188.
39. Zurdo, J. (2005) Polypeptide models to understand misfolding and amyloidogenesis and their relevance in protein design and therapeutics. Peptide Protein Lett. 12, 171–187.
40. Gazit, E. (2005) Mechanisms of amyloid fibril self-assembly and inhibition: Model short peptides as a key research tool. FEBS J. 272, 5971–5978.
41. Yoon, S., and Welsh, W.J. (2004) Detecting hidden sequence propensity for amyloid fibril formation. Protein Sci. 13, 2149–2160.
42. Bomhoff, G., Sloan, K., McLain, C., Gogol, E.P., and Fisher, M.T. (2006) The effects of flavonoid baicalein and osmolytes on the Mg (2+) accelerated aggregation/fibrillation of carboxymethylated bovine 1SS-alpha-lactalbumin. Arch. Biochem. Biophys. (February 2006).
Parole Chiave
FOLDING DI PROTEINE, AGGREGAZIONE PROTEICA, APOMIOGLOBINA, BIOSPETTROSCOPIA, PROTEOLISI LIMITATA, AMILOIDOSI E MALATTIE PRIONICHEAGGREGAZIONE AMILOIDE DI APOMIOGLOBINA: MECCANISMI MOLECOLARI ED IDENTIFICAZIONE DI FRAMMENTI POLIPEPTIDICI AMILOIDOGENICI E CITOTOSSICI
Università degli Studi di PadovaAbstract
L’aggregazione proteica determina la formazione di precipitati di tipo amiloide che caratterizzano il gruppo di malattie umane delle amiloidosi. Nonostante l’intensa ricerca condotta negli ultimi anni, non sono ancora noti i principi molecolari che stanno alla base della trasformazione di proteine solubili in aggregati amiloide. Le proteine in grado di formare fibrille amiloide sono molto diverse tra loro e non consistono solo di quelle implicate nelle gravi malattie come l’Alzheimer e le malattie prioniche, ma riguardano anche proteine non patogene ed anche piccoli peptidi. D’altra parte i dati di diffrazione ai raggi X indicano che tutte le fibrille amiloide hanno in comune la struttura secondaria cross-beta, indipendentemente dalla struttura tridimensionale o sequenze amminoacidica della proteina solubile o peptide. Pertanto, l’opinione attualmente accettata è che la possibilità di formare fibrille amiloide possa essere una proprietà generale di tutte le proteine e peptidi in condizioni sperimentali adatte.Considerando la generale struttura dell’amiloide, si può proporre che uno studio approfondito del processo di aggregazione utilizzando una proteina modello possa portare alla conoscenza di principi strutturali e meccanismi applicabili a tutte le altre proteine che formano il precipitato amiloide. In questo Progetto sarà utilizzata l’apomioglobina (apoMb, mioglobina senza l’eme) quale proteina modello per analizzare aspetti molecolari della fibrillogenesi >>>
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Angelo Fontana Università degli Studi di PADOVAObiettivo del Programma di Ricerca
Solide evidenze sperimentali indicano che la formazione di amiloide avviene mediante un meccanismo di polimerizzazione nucleazione-dipendente. Questo significa che, in condizioni destabilizzanti e con una critica concentrazione proteica, una proteina può formare un nucleo determinato dalla associazione di varie molecole proteiche (stato pre-fibrillare) e successivamente le fibrille si formano mediante associazione di altre molecole proteiche e riarrangiamenti strutturali. Infatti, le protofibrille e gli oligomeri sono aggregati metastabili che si osservano durante la crescita di fibrille amiloide con varie proteine e peptidi. Questi aggregati oligomerici sono importanti per almeno due ragioni. Attualmente è comunemente accettato che queste forme iniziali, piuttosto che le fibrille mature, siano gli agenti citotossici responsabili delle gravi malattie come l’Alzheimer ed il Parkinson. Inoltre, è stato proposto che queste strutture svolgono un ruolo critico nel meccanismo di formazione delle fibrille, sia nello stato di nucleazione che di allungamento delle fibrille. E’ evidente che è necessaria la comprensione delle forze implicate nella formazione di questi aggregati organizzati in struttura beta, nonchè della cinetica e proprietà molecolari di tutto il processo della fibrillogenesi proteica, per poter identificare possibili strategie terapeutiche per prevenire o curare le gravi malattie connesse con le amiloidosi. In questi Progetto, saranno usati mutanti di apomioglobina >>>Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
Le malattie causate da precipitati di tipo amiloide derivano dal fatto che proteine solubili formano depositi proteici in forma di placche insolubili. Attualmente più di 20 proteine sono note per essere coinvolte in malattie dovute all’amiloide (amiloidogenesi) [1-6]. Inoltre, varie altre proteine e peptidi senza nessuna correlazione con stati di malattia sono in grado di produrre precipitati di tipo amiloide [7,8]. Anche se le strutture tridimensionali e le sequenze amminoacidiche delle proteine amiloidogeniche sono molto diverse, le loro fibrille mostrano una struttura comune cross-beta, come evidenziato da un caratteristico pattern di diffrazione ai raggi X [9-11]. Queste caratteristiche strutturali, in combinazione con altri saggi fisici e biologici, tra cui il binding di tioflavina-T e rosso Congo, sono utilizzate per classificare i depositi fibrillari come materiale amiloide [10]. L’osservazione sperimentale che molte proteine possono aggregare formando la comune architettura fibrillare di struttura cross-beta, indipendentemente dalla loro struttura iniziale, ha portato all’ipotesi che il precipitato amiloide possa formarsi mediante meccanismi comuni a tutte le proteine [12-16].Considerando la comune struttura dell’amiloide ed il meccanismo della sua formazione, anche con proteine non correlate a stati di malattia [1,7,8,16], attualmente è opinione correntemente accettata da molti ricercatori che gli aspetti fondamentali del misfolding e >>>



