عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر کوبالامین بر ایجاد تجمعات پروتئینی تاو در شرایط in-vitro
- رشته تحصیلی
- بیوشیمی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11547ب;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77556;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11547ب;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77556
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- سحرناز رفیعی
- استاد راهنما
- شهین احمدیان, غلامحسین ریاضی
- چکیده
- ویتامین های خانواده B یکی از بزرگترین دسته های ویتامینی بوده که در فرایندهای مختلفی نقش ایفا میکنند. ویتامین B12 یا کوبالامین بعنوان پیچیده ترین مولکول ویتامینی در خانواده B در انتقال گروه های تک کربنه همچون متیل توسط بسیاری از آنزیم ها همانند s-آدنوزیل متیونین سنتاز ، گلوتاتیون سنتاز و... بکار گرفته می شود. عملکرد مهم ویتامین ها در فرایندهای متابولیسمی بیانگر نقش مهم این ترکیبات در بیماری های مختلف مانند بیماری های تحلیل برنده سیستم عصبی می باشد. کمبود ویتامین B12 در این بیماری ها موجب برهم زدن تعادل بین فعالیت آنزیم های GSK3? و PP2A شده که منجر به ایجاد تجمعات پروتئینی همچون تاو می شود. تاو پروتئین یکی از مهمترین پروتئین های متصل شونده به میکروتوبول اکسونی می باشد که تجمعات آن در تمامی بیماری های تحلیل برنده عصبی از جمله آلزایمر دیده می شود. تاکنون مطالعات زیادی برروی چگونگی تشکیل این تجمعات انجام شده است که بیشتر آنها نشان دهنده نقش پررنگ باند دی سولفیدی در تشکیل این تجمعات می باشد. تشکیل باند دی سولفیدی درون مولکولی باعث جلوگیری از ایجاد تجمعات می شود در حالیکه باند دی سولفیدی بین مولکولی یکی از مهمترین عوامل ایجاد دایمرهای تاو پروتئین و القای تجمعات تاو می باشد. کوبالامین علاوه بر نقش کوفاکتوری قابلیت اتصال به گروههای سولفیدریل آزاد را دارد و باتوجه به این قابلیت کوبالامین قابلیت اتصال به گروه سولفیدریل سیستئین را نیز دارد . کاهش غلظت کوبالامین در بیماری های تحلیل برنده عصبی از طرفی و تشکیل باند دی سولفیدی بین مولکولی در پروتئین تاو در این بیماری ها می تواند پیشنهاد کننده نقش قابل توجه کوبالامین در جلوگیری از ایجاد تجمعات پروتئینی بوده و بیانگر مکانیسمی جدید در القای بیماری های تحلیل برنده سیستم عصبی باشد. به این منظور برهمکنش بین کوبالامین و تاو پروتئین با استفاده از فلوریمتری و دورنگ نمایی دورانی مورد بررسی قرار گرفت؛ همچنین اثر کوبالامین بر شکل گیری تجمعات تاو پروتئین با استفاده از تست ThT، میکروسکوپ الکترونی و دورنگ نمایی دورانی بررسی شد. این بررسی‌ها نشان داد که پدیده خاموشی حاصل از اتصال کوبالامین به تاو از نوع استاتیک بوده و همچنین تعداد جایگاه های اتصال کوبالامین بر روی تاو در دمای25? دو عدد بوده که با افزایش دما به‌دلیل فشرده شدن تاو پروتئین به 1 عدد در دمای 37? کاهش می‌یابد. همچنین این بررسی‌ها نشان دادند که اتصال بین تاو پروتئین و کوبالامین عمدتا از نوع هیدروژنی بوده و کوبالامین با اتصال خود به گروههای سولفیدریل رزیدوی سیستئین، جلوگیری از تشکیل ساختار بتا و القای ساختارهای آلفا مانع از ایجاد دایمرهای تاو پروتئین و در نهایت ایجاد تجمعات تاو پروتئین شده است.
- Abstract
- B-Vitamins family is one of the largest vitamin family that play key roles in various biological processes. Cobalamin (B12) is the largest and most structurally complicated vitamin that is used by several enzymes including s-Adenosyl methionine synthase and glutathione synthase for transfer of methyl groups. Critical role of vitamins in metabolism explains their importance in various diseases including neurodegenerative diseases. B12 deficiency causes imbalance in activity of GSK3? and PP2A and consequently tau protein aggregation. Tau protein is the most important axonal microtubule-associate protein and its aggregates are the hallmark of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease. To date, several groups have investigated tau aggregation process and have found that disulfide bond formation is a vital factor in tau aggregation. Intra molecular disulfide bridge inhibits aggregation process, however the intermolecular disulfide bond formation and dimerization of tau is detected to accelerate aggregation formation. Cobalamin could binds to free sulfhydryl groups such as free cysteine residues in proteins. B12 deficiency in almost all of the neurodegenerative disease on one hand and high content of disulfide bonds in tau protein aggregates on the other hand, proposes a link between tau aggregation and cobalamin deficiency. In this context, we designed a set of experiments to investigate the effect of cobalamin on tau aggregation. Fluorescence and circular dichroism spectrophotometry methods were applied for investigation on tau-cobalamin interaction. The effect of cobalamin on tau aggregation was studied using ThT fluorescence, Transmission Electron microscopy and circular dichroism, as well. Fluorescence quenching experiments indicated that quenching of tau by cobalamin is static and cobalamin binding sites on tau protein change from 2 to 1 in 25 and 37?, respectively, which seems to be due to compaction of tau at high temperature and buriation of one bindng site inside the protein. Cobalamin-tau interaction is dominated by hydrogen bonding and binding of cobalamin to free thiol groups, inhibits beta-sheet structure while favors formation of alpha-helix conformation that prevents dimerization of tau and consequently tau aggregation.
