Leukodystrofiaan ja perifeerisiin neuropatioihin liittyvien myeliiniproteiinien rakenteet ja molekyylitoiminnot
Väitöstilaisuuden tiedot
Väitöstilaisuuden päivämäärä ja aika
Väitöstilaisuuden paikka
Luentosali A101 (fysiatria), Aapistie 7A
Väitöksen aihe
Leukodystrofiaan ja perifeerisiin neuropatioihin liittyvien myeliiniproteiinien rakenteet ja molekyylitoiminnot
Väittelijä
Filosofian maisteri Maiju Uusitalo
Tiedekunta ja yksikkö
Oulun yliopiston tutkijakoulu, Biokemian ja molekyylilääketieteen tiedekunta, Proteiini- ja rakennebiologia
Oppiaine
Biokemia
Vastaväittäjä
Professori Judith Peters, Grenoble Alpes yliopisto
Kustos
Professori Petri Kursula, Oulun yliopisto
Myeliiniproteiinien rakenteen ratkaisu tarjoaa uusia mahdollisuuksia hermostosairauksien ymmärtämisessä
Hermoston myeliiniproteiinien rakennetutkimuksesta saadaan ymmärrystä neuropatioita aiheuttavien mutaatioiden vaikutuksesta proteiinien rakenteeseen ja toimintaan solussa, oireiden syntyyn sekä sairauksien hoitoon.
Keskus- ja ääreishermoston hermosolujen aksoneita suojaa myeliini, joka edistää hermoimpulssin johtumisnopeutta aksoneissa. Myeliiniproteiinit mahdollistavat muun muassa solujen liikkumisen, signaalinvälityksen sekä immuunipuolustuksen. Mutaatiot myeliiniproteiineissa aiheuttavat myeliiniä rappeuttavia perinnöllisiä sairauksia, kuten leukodystrofiaa ja eri vaikeusasteisia Charcot-Marie-Tooth (CMT) taudin tyyppejä. Oirekirjo ja oireiden vaikeusasteet vaihtelevat suuresti potilaiden välillä.
Tässä väitöstutkimuksessa verrattiin keskushermon myeliiniproteiini 2′,3′-syklisten nukleotidien
3′-fosfodiesteraasin (CNPaasi) rakennetta liuoksessa neljällä lajilla, sekä tutkittiin kolmea ääreishermoston myeliiniin liittyvää proteiinia: periferaalinen myeliiniproteiini P2, fosfoinositidi-5-fosfataasi (FIG4) ja SH3-domeeni ja tetratrikopeptiditoistot 2 (SH3TC2). Edellä mainituista proteiineista CNPaasin, FIG4:n ja SH3TC2:n 3D-rakennetta ei ole aikaisemmin ratkaistu.
Väitöstutkimuksessa 1) ratkaistiin kolmen P2 potilasmutaatioproteiinin 3D-rakenne röntgenkristallografialla sekä selvitettiin proteiinien toimintaa muun muassa lipidien sitoutumiskokeilla; 2) verrattiin ihmisen (Homo sapiens), hiiren (Mus musculus), miekkavalaan (Orcinus orca) ja liemikilpikonnan (Chelonia mydas) CNPaasi-proteiinin rakennetta liuoksessa; sekä 3) seulottiin erilaisia menetelmiä FIG4 ja SH3TC2 proteiinien puhdistamiseksi.
Väitöskirjan tutkimustulosten perusteella havaittiin, etteivät P2 proteiinin potilasmutaatiot (I50del, M114T ja V115A) vaikuttaneet proteiinin kolmiulotteiseen rakenteeseen, mutta laskivat proteiinin lämmönkestävyyttä. Tulosten perusteella havaittiin myös, että mutaatiot M114T ja V115A paransivat proteiinin lipidien sitomiskykyä. CNPaasi-proteiinien liuosrakenteen havaittiin olevan lähes samankaltainen tutkittujen lajien välillä. FIG4 ja SH3TC2 proteiinien puhdistaminen puolestaan vaatii vielä jatkotutkimusta. Tutkimustulosten avulla voidaan ymmärtää solujen ja organismien toimintaa, sairauksien syitä ja kehittymistä sekä keinoja puuttua niihin.
Keskus- ja ääreishermoston hermosolujen aksoneita suojaa myeliini, joka edistää hermoimpulssin johtumisnopeutta aksoneissa. Myeliiniproteiinit mahdollistavat muun muassa solujen liikkumisen, signaalinvälityksen sekä immuunipuolustuksen. Mutaatiot myeliiniproteiineissa aiheuttavat myeliiniä rappeuttavia perinnöllisiä sairauksia, kuten leukodystrofiaa ja eri vaikeusasteisia Charcot-Marie-Tooth (CMT) taudin tyyppejä. Oirekirjo ja oireiden vaikeusasteet vaihtelevat suuresti potilaiden välillä.
Tässä väitöstutkimuksessa verrattiin keskushermon myeliiniproteiini 2′,3′-syklisten nukleotidien
3′-fosfodiesteraasin (CNPaasi) rakennetta liuoksessa neljällä lajilla, sekä tutkittiin kolmea ääreishermoston myeliiniin liittyvää proteiinia: periferaalinen myeliiniproteiini P2, fosfoinositidi-5-fosfataasi (FIG4) ja SH3-domeeni ja tetratrikopeptiditoistot 2 (SH3TC2). Edellä mainituista proteiineista CNPaasin, FIG4:n ja SH3TC2:n 3D-rakennetta ei ole aikaisemmin ratkaistu.
Väitöstutkimuksessa 1) ratkaistiin kolmen P2 potilasmutaatioproteiinin 3D-rakenne röntgenkristallografialla sekä selvitettiin proteiinien toimintaa muun muassa lipidien sitoutumiskokeilla; 2) verrattiin ihmisen (Homo sapiens), hiiren (Mus musculus), miekkavalaan (Orcinus orca) ja liemikilpikonnan (Chelonia mydas) CNPaasi-proteiinin rakennetta liuoksessa; sekä 3) seulottiin erilaisia menetelmiä FIG4 ja SH3TC2 proteiinien puhdistamiseksi.
Väitöskirjan tutkimustulosten perusteella havaittiin, etteivät P2 proteiinin potilasmutaatiot (I50del, M114T ja V115A) vaikuttaneet proteiinin kolmiulotteiseen rakenteeseen, mutta laskivat proteiinin lämmönkestävyyttä. Tulosten perusteella havaittiin myös, että mutaatiot M114T ja V115A paransivat proteiinin lipidien sitomiskykyä. CNPaasi-proteiinien liuosrakenteen havaittiin olevan lähes samankaltainen tutkittujen lajien välillä. FIG4 ja SH3TC2 proteiinien puhdistaminen puolestaan vaatii vielä jatkotutkimusta. Tutkimustulosten avulla voidaan ymmärtää solujen ja organismien toimintaa, sairauksien syitä ja kehittymistä sekä keinoja puuttua niihin.
Viimeksi päivitetty: 24.11.2023