Advanced

A calorimetric study of α-synuclein fibril formation & peptide induced vesicle leakage

Axell, Emil LU (2017) KEML13 20171
Department of Chemistry
Abstract (Swedish)
The small protein α-synuclein is strongly associated with Parkinson’s disease.
This protein is found in inclusion bodies, named lewy bodies inside neurons of
people suffering from the disease. α-synuclein is very abundant in the human
brain, and its normal function is still elusive and unclear. The factors that
trigger the accumulation and fibrillation of this protein into pathogenic inclusion
bodies is of great interest in the quest of finding a cure for the disease. In this
study the isothermal fibrillation of this protein from monomeric form (found in
the brain of healthy people) into aggregated structures (found in people with
the disease) was investigated using calorimetry. This yielded insights about
the underlying... (More)
The small protein α-synuclein is strongly associated with Parkinson’s disease.
This protein is found in inclusion bodies, named lewy bodies inside neurons of
people suffering from the disease. α-synuclein is very abundant in the human
brain, and its normal function is still elusive and unclear. The factors that
trigger the accumulation and fibrillation of this protein into pathogenic inclusion
bodies is of great interest in the quest of finding a cure for the disease. In this
study the isothermal fibrillation of this protein from monomeric form (found in
the brain of healthy people) into aggregated structures (found in people with
the disease) was investigated using calorimetry. This yielded insights about
the underlying thermodynamics that govern the onset and progression of the
disease. This work shows that the process of fibrillation is endothermic (needs
energy to proceed) under the investigated conditions and that calorimetry is
a method that may be employed in the study of this protein. Attempts were
made to investigate whether this protein had an effect on proton permeability
across the membrane of small unilamellar vesicles, with a pH gradient between
the interior and exterior of the vesicles. In doing so groundwork was laid for
developing a vesicle leakage assay using the lytic peptide melittin and studying
leakage through isothermal titration calorimetry. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Under de senaste årtionden har människans förväntande levnadsålder ökat dramatiskt, som ett resultat av bland annat förbättrad levnadsstandard och utveckling inom medicin. Globala vaccinationsprogram har lett till att sjukdomar som tidigare varit stora hot mot folkhälsan nu mera nästan är utrotade. Ny kunskap om hur sjukdomar uppstår och utvecklar sig hos den drabbade individen, är mycket viktigt för att försöka förhindra och bota de drabbade av sjukdomen. Under dessa årtionden har även huvudorsakerna till vår bortgång ändrats. Bland de orsaker som ständigt blir större i kraft av att vår livslängd ökar är neurodegenerativa sjukdomar. I utvecklade länder är nu Alzheimers och Parkinsons sjukdom bland de 6 respektive 15 främsta anledningarna... (More)
Under de senaste årtionden har människans förväntande levnadsålder ökat dramatiskt, som ett resultat av bland annat förbättrad levnadsstandard och utveckling inom medicin. Globala vaccinationsprogram har lett till att sjukdomar som tidigare varit stora hot mot folkhälsan nu mera nästan är utrotade. Ny kunskap om hur sjukdomar uppstår och utvecklar sig hos den drabbade individen, är mycket viktigt för att försöka förhindra och bota de drabbade av sjukdomen. Under dessa årtionden har även huvudorsakerna till vår bortgång ändrats. Bland de orsaker som ständigt blir större i kraft av att vår livslängd ökar är neurodegenerativa sjukdomar. I utvecklade länder är nu Alzheimers och Parkinsons sjukdom bland de 6 respektive 15 främsta anledningarna till att vi dör. Med en åldrande befolkning är det väntat att dessa sjukdomar kommer att klättra på listan, och att ännu fler människor kommer att drabbas.

Denna studie har undersökt proteinet som tros vara syndabocken i Parkinsons sjukdom, proteinet heter α-synuclein. Alla människor har detta protein i sina hjärnceller. Vilken exakt funktion det fyller hos friska individer är ännu inte helt kartlagt, men det tros ha en funktion vid kommunikation mellan hjärnans celler. Denna kommunikation sker bland annat med signalsubstanser som är inkapslade i små membranblåsor. Hos individer med Parkinsons sjukdom har man sett ansamlingar av detta protein i deras hjärnor. Kunskap om hur detta protein ansamlas är mycket viktigt i kampen mot att en dag hitta ett botemedel som kan förhindra sjukdomen.

Det som har undersökts är ”ansamlings-processen” av proteinet. Detta har gjorts genom att mäta den energi som krävdes eller avges under aggregeringen. Kunskap om den underliggande termodynamiken bakom denna aggregering kan hjälpa till att bättre förstå de komplexa molekylära orsakerna till att en individ insjuknar i Parkinsons.

Interaktionen mellan proteinet och konstgjorda celler undersöktes också. Det som studerades var huruvida aggregeringen av proteinet kunde orsaka läckage av celler.

Alla dessa undersökningar gjordes i olika typer av kalorimetrar, apparater som mäter energiändringar när en process äger rum.

Studien har lyckats visa att aggregeringen av proteinet är en endoterm process (att processen kräver energi för att ske) under de betingelser där den studerats. Vidare har grundstenarna för en metod för att mäta läckage från modellceller blivit lagt. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Axell, Emil LU
supervisor
organization
alternative title
The curled pointy & straight terminals of α-synuclein
course
KEML13 20171
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
Differential Scanning Calorimetry, ITC, Isothermal Titration Calorimetry, Parkinson, α-synuclein, Alpha synuclein, DSC, Melittin, Vesicles, biochemistry, biokemi
language
English
id
8925194
date added to LUP
2017-09-19 14:49:57
date last changed
2019-09-11 03:47:56
@misc{8925194,
  abstract     = {The small protein α-synuclein is strongly associated with Parkinson’s disease.
This protein is found in inclusion bodies, named lewy bodies inside neurons of
people suffering from the disease. α-synuclein is very abundant in the human
brain, and its normal function is still elusive and unclear. The factors that
trigger the accumulation and fibrillation of this protein into pathogenic inclusion
bodies is of great interest in the quest of finding a cure for the disease. In this
study the isothermal fibrillation of this protein from monomeric form (found in
the brain of healthy people) into aggregated structures (found in people with
the disease) was investigated using calorimetry. This yielded insights about
the underlying thermodynamics that govern the onset and progression of the
disease. This work shows that the process of fibrillation is endothermic (needs
energy to proceed) under the investigated conditions and that calorimetry is
a method that may be employed in the study of this protein. Attempts were
made to investigate whether this protein had an effect on proton permeability
across the membrane of small unilamellar vesicles, with a pH gradient between
the interior and exterior of the vesicles. In doing so groundwork was laid for
developing a vesicle leakage assay using the lytic peptide melittin and studying
leakage through isothermal titration calorimetry.},
  author       = {Axell, Emil},
  keyword      = {Differential Scanning Calorimetry,ITC,Isothermal Titration Calorimetry,Parkinson,α-synuclein,Alpha synuclein,DSC,Melittin,Vesicles,biochemistry,biokemi},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {A calorimetric study of α-synuclein fibril formation & peptide induced vesicle leakage},
  year         = {2017},
}