サイズ除外ICP-MSを使用したヒトの血液、脳組織、または組換え源からのネイティブに精製されたアルファシヌクレインの金属状態の特性評価は、Cu、Fe、またはZnの有意な結合は明らかになりません

異常なタンパク質の構造と機能は、パーキンソン病などの神経変性疾患を含む多くの疾患の毒性種として関与しています。パーキンソン病の重要な病理学的特徴の1つは、レビー体の形成であり、そのうちアルファシヌクレインが主要な要素です。これらのレウィーボディは、アルファシヌクレインの凝集とオリゴマー化によって形成されます。タンパク質のオリゴマー型は、疾患に見られる神経毒性の主な貢献者であると疑われています。毒性オリゴマーの形成は、脂質、ドーパミン、過酸化水素、および金属との反応を通じて発生することが示されています。金属とアルファシヌクレインの相互作用は、タンパク質凝集体の形成を促進する酸化ストレスを引き起こすことも提案されています。Cu、Fe、Znとアルファシヌクレインの関係を調査するほとんどの研究は、組換えタンパク質の使用に依存しており、金属とアルファシヌクレインの間の相互作用が生理学的に関連しているという証拠はほとんどありません。私たちの知識のこのギャップに対処するために、ヒト赤血球と脳組織から精製されたアルファシヌクレインの金属含有量と金属結合能力を特徴づけました。さらに、ジティロシン架橋α-シヌクレインオリゴマーがCu、Fe、Znに結合する能力を調べました。サイズ除外クロマトグラフィー誘導結合プラズマ質量分析を使用して、天然のヒトアルファシヌクレイン、組換え家族性変異体、オリゴマーが過剰にタンパク質に加えても、かなりの量の金属に結合しないことを実証しました。

Abnormal protein structure and function have been implicated as the toxic species in many diseases including neurodegenerative diseases, such as Parkinson's. One key pathological hallmark in Parkinson's disease is the formation of Lewy bodies, of which alpha-synuclein is the major component. These Lewy bodies are formed by the aggregation and oligomerization of alpha-synuclein. The oligomeric form of the protein is suspected to be the main contributor to the neurotoxicity seen in the disease. The formation of toxic oligomers has been shown to occur through reactions with lipids, dopamine, hydrogen peroxide as well as metals. The interplay between metals and alpha-synuclein has also been proposed to cause oxidative stress, which promotes the formation of protein aggregates. Most studies investigating the relationship of Cu, Fe and Zn with alpha-synuclein have relied on the use of recombinant protein and there is little evidence that the interaction between metals and alpha-synuclein are physiologically relevant. To address this gap in our knowledge we have characterized the metal content and metal binding capacity of alpha-synuclein purified from human erythrocytes and brain tissue. In addition, we examined the ability of dityrosine cross-linked alpha-synuclein oligomers to bind Cu, Fe and Zn. Using size exclusion chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry we demonstrated that native human alpha-synuclein, recombinant familial mutants and oligomers do not bind to significant amounts of metal even when they are added to the protein in excess.