- High pressure studies of amyloid proteins
- Piccirilli, Federica
Subject
- high pressure
- amyloids
- insulin
- synuclein
- misfolding
- Parkinson
- biophysics
- SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA IN FISICA
- FIS/07 FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Description
- 2010/2011
- In questa tesi viene presentato lo studio di due proteine amiloidi, l'insulina e l' -sinucleina , condotto attraverso l'utilizzo della spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier in alta pressione. Con il nome di brille amiloidi ci si riferisce ad aggregati proteici altamente ordinati che si vengono a depositare in diversi organi o tessuti durante lo sviluppo di molte importanti patologie, le amiloidosi. Tra queste, vista la crescente di usione nelle popolazioni occidentali, vale la pena citare il morbo di Parkinson, e il morbo di Alzheimer. Le conoscenze relative alla termodinamica degli aggregati amiloidi e alle cinetiche di aggregazione sono ancora limitate. Ci o che maggiormente complica la ricerca di strategie atte ad inibire la reazione e la sostanziale irreversibilit a del processo di aggregazione. Le brille amiloidi dimostrano infatti una sorprendente stabilit a termodinamica. L'introduzione di tecniche di alta pressione nello studio dei sistemi biologici ha negli ultimi anni evidenziato le potenzialit a e l'utilit a della bio sica delle alte pressioni in particolare nello studio degli stati conformazionali delle proteine . Attraverso una variazione di pressione, si possono infatti gestire le distanze intra- e inter-molecolari in modo controllato. Dal presente studio emerge che l'applicazione dell'alta pressione e in grado di indurre la rottura degli aggregati amiloidi con un'e cienza che dipende dallo stato di maturazione della brilla (nel caso dell'insulina) e dalla speci ca mutazione genetica (nel caso della sinucleina). E' stato inoltre individuata una sequenzialit a nel processo di dissociazione indotto, che sembra ri ettere la pre-esistente gerarchia di strutture della catena peptidica. Attraverso l'applicazione dell'alta pressione e stato dunque possibile stabilizzare stati intermedi di brillazione. Quest'ultimo rappresenta il punto di forza della bio sica in alta pressione, che permette di popolare e quindi caratterizzare stati energeticamente instabili a pressione ambiente, fornendo dunque nuove linee di ricerca da seguire per la comprensione delle amiloidosi.
- In this thesis is presented the investigation of the infrared properties at high pressures of two amyloidogenic proteins: insulin and -synuclein. Amyloid brils are highly ordered protein aggregates occurring during the development of many serious diseases, like Alzheimer's and Parkinson's diseases. Despite a major e ort both from the biological and biophysical communities, very little is known about the thermodynamics of the aggregated protein state and the kinetic mechanisms of its formation. Fibrillation is an irreversible process and a key challenge is the development of therapeutical strategies able to inhibit or reverse the formation of amyloids. Hydrostatic pressure has proven to be a powerful tool for the study of biological systems. Contrary to temperature - whose e ects show both on volume and thermal energy simultaneously - pressure leads to a controlled change of inter- and intramolecular distances, and enables to determine the stability of a protein structure. From the present study, it comes out that high pressure is able to induce the disaggregation of brils with an e cacy which depends on the maturation stage (insulin) and on speci c point mutations (synuclein). Our results show how high pressure disaggregation occurs following a sequential mechanism that re ects the protein's structure hierarchy. Pressure allows to address intermediate states, which are probably occurring along the aggregation reaction pathway, thus providing a new clue to the understanding of amyloidosis.
- XXIV Ciclo
- 1979
Date
- 2012-07-24T07:35:02Z
- 2012-07-24T07:35:02Z
- 2012-03-28
Type
- Doctoral Thesis
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:units-9165