Molecular mechanism of copper reduction by the octapeptide repeat region of prion protein

朊病毒蛋白八肽重复区还原铜的分子机制

基本信息

  • 批准号:
    15590037
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The physiological function of the prion protein (PrP) remains enigmatic in spite of its established involvement in the pathogenesis of spongiform encephalopathies. PrP is a glycolipid-anchored membrane protein, which constitutively recycles between the cell surface and an endosomal compartment. The N-terminal region of PrP contains a four tandem repeat (OP4) of the octapeptide PHGGGWGQ (OP) that binds and reduces Cu(II) ions. We have examined the kinetic properties of the OP4-mediated Cu(II) reduction and found that OP4 exhibits the highest reduction activity around pH 6.5, close to the pH in early endosomes. All four OP units and at least one tryptophan side chain are essential for Cu(II) reduction. The reaction is described by an uncompetitive substrate inhibition mechanism involving a 1:1 Cu(II)-OP4 active intermediate. Structural analysis by Raman spectroscopy has revealed that the Cu(II) ion is coordinated by four histidine Nτ atoms in the active intermediate and the feasibility of formation of this intermediate correlates with the Cu(II) reduction over a pH range from 5.0 to 8.2. Molecular mechanics calculations suggest that two tryptophan residues of OP4 are located near the Cu(II) site, being consistent with the importance of redox-active tryptophan in the Cu(II) reduction. PrP has been proposed to capture Cu(II) ions in the extracellular space and release them in the endosome. The results of this study strongly suggest that PrP also plays a role in the reduction of captured Cu(II) ions prior to their transfer to Cu(I)-specific intracellular copper trafficking proteins.
朊病毒蛋白(PrP)的生理功能仍然是一个谜,尽管它已被确定参与海绵状脑病的发病机制。PrP是糖脂锚定的膜蛋白,其组成性地在细胞表面和内体隔室之间粘附。PrP的N-末端区域包含八肽PHGGGWGQ(OP)的四个串联重复(OP 4),其结合并还原Cu(II)离子。我们研究了OP 4介导的Cu(II)还原的动力学特性,发现OP 4在pH 6.5左右表现出最高的还原活性,接近早期内体的pH。所有四个OP单元和至少一个色氨酸侧链对于Cu(II)还原是必不可少的。该反应是由一个非竞争性底物抑制机制,涉及1:1铜(II)-OP 4活性中间体。通过拉曼光谱的结构分析表明,Cu(II)离子由活性中间体中的四个组氨酸Nτ原子配位,并且该中间体形成的可行性与Cu(II)在pH 5.0至8.2范围内的还原相关。分子力学计算表明,两个色氨酸残基的OP 4位于附近的Cu(II)的网站,是一致的氧化还原活性色氨酸的重要性,在Cu(II)还原。已提出PrP捕获细胞外空间中的Cu(II)离子并将其释放到内体中。这项研究的结果强烈表明,PrP也发挥了作用,在减少捕获的Cu(II)离子转移到Cu(I)-特异性细胞内铜运输蛋白之前。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Copper selectively triggers β-sheet assembly of an N-terminally truncated amyloid β-peptide beginning with Glu3
  • DOI:
    10.1016/j.jinorgbio.2003.10.008
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    T. Miura;Sayoko Mitani;Chiho Takanashi;Nobuhiro Mochizuki
  • 通讯作者:
    T. Miura;Sayoko Mitani;Chiho Takanashi;Nobuhiro Mochizuki
Takashi Miura et al.: "Copper Selectively Triggers β-Sheet Assembly of an N-Terminally Truncated Amyloid β-Peptide Beginning with Glu3"J.Inorg.Biochem. 98. 10-14 (2004)
Takashi Miura 等人:“铜选择性触发以 Glu3 开头的 N 末端截短的淀粉样 β-肽的 β-片层组装”J.Inorg.Biochem. 98. 10-14 (2004)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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