Роль агрегации и коагрегации белков в развитии патологий нервной системы (промежуточный, этап 1)

Амилоиды – это особая группа белковых агрегатов с кросс-β-структурой и рядом необычных свойств, среди которых - высокая устойчивость к действию детергентов и протеаз, а также способность индуцировать переход некоторых белков из растворимой формы в агрегированную. Открытие амилоидогенных белков, способных коагрегировать друг с другом, продемонстрировало наличие нового, и пока неизученного, вида межмолекулярных взаимодействий. Сейчас известны многочисленные примеры коагрегации белков, связанных с различными амилоидозами, в частности, показана коагрегация следующих белков: амилоида-β и α-синуклеина (aSyn), амилоида-β и амилина, амилоида-бета и PrP. Не так давно этот список пополнился примерами коагрегации белков разных видов, в частности aSyn человека и CsgA Escherichia coli, aSyn и PSMαs Staphylococcus aureus, aSyn и N-белка SARS-CoV-2, амилоида-β и FapCS Pseudomonas aeruginosa. В рамках проекта мы провели первый в своём роде масштабный биоинформатический поиск новых примеров коагрегации aSyn человека и амилоидогенных белков бактерий. При этом мы обнаружили, что среди выявленных кандидатов достоверно повышена частота встречаемости белков, входящих в состав поверхностных структур. Это косвенно свидетельствует в пользу гипотезы о том, что амилоидные агрегаты бактериальных белков могут влиять на агрегацию aSyn, поскольку именно поверхностные белки бактерий в первую очередь могут контактировать с белками человека. Для последующей экспериментальной проверки результатов была отработана методика индукции агрегации рекомбинантных белков в присутствии клеток бактерий E.coli с амилоидными фибриллами на своей поверхности. Второе направление проекта связано с описанием биологической значимости сверхпродукции и агрегации NOS1AP, а также развитии симптомов шизофрении. За отчетный период мы создали искусственную аллель NOS1AP (mNOS1AP), которая значительно снижает способность белка к агрегации в различных экспериментальных системах. С ее помощью мы получили важные данные о нарушении взаимодействия mNOS1AP и aSyn. Этот факт совпадает с нашим предположением о том, что NOS1AP неспецифически коагрегирует с aSyn. Поскольку агрегация mNOS1AP нарушена, мы не наблюдаем взаимодействия между этими белками. Также мы продемонстрировали, что сверхпродукция NOS1AP, или его фрагментов, не оказывает влияния на жизнеспособность клеток. Это позволяет заключить, что сами по себе агрегаты NOS1AP не являются токсичными для клеток. При исследовании возможности агрегации нативного NOS1AP мы продемонстрировали, что обработка клеток нейробластомы NMDA увеличивает продукцию этого белка, однако не приводит к его агрегации. Мы успешно отработали методику ко-иммунопреципитации NOS1AP, а также начали первый эксперимент по идентификации взаимодействующих с ним белков. За отчетный период собраны все образцы крыс, подвергнутых инъекциям дизоцилпина (MK-801) для моделирования симптомов шизофрении, а также контрольной группы. Наконец, мы впервые провели детальный анализ изменения поведения таких животных в тесте “открытое поле”. Также была начата проверка экспрессии NOS1AP и продукции соответствующего белка у этих животных. По предварительным данным эта модель не позволяет воспроизводить сверхпродукцию NOS1AP, описанную у пациентов с шизофренией.