A humán prion fehérje (103 – 112) fragmens fémion-katalizált oxidációját befolyásoló tényezők

Factors influencing the metal ion-catalysed oxidation of the human prion protein (103 – 112) fragment

Bodnár, Nikolett

Kállay, Csilla

Kémiai tudományok doktori iskola

Természettudományi és Technológiai Kar

2025-06-13T04:15:35Z

2025-06-13T04:15:35Z

2025

2025-09-30

prion, fehérje, oxidáció, réz, metionin, hisztidin, fémkatalizált, katalízis, hidrogén-peroxid, aszkorbinsav, C-vitamin, protein, oxidation, copper, histidine, methionine, ascorbic acid, catalysis, metal catalysed, hydrogen-peroxide, Vitamin C

Kémiai tudományok

Természettudományok

Kutatásunk során a humán prion fehérje (103–112) szekvenciájú fragmensének oxidációját vizsgáltuk. A neurodegeneratív betegségek kialakulásában és lefolyásában a fémionok, mint például a réz(II)- és cink(II)-ionok, kulcsfontosságúak: nemcsak a fehérjék konformációváltozását idézhetik elő koordinációs kölcsönhatásaik révén, hanem a redoxaktív ionok esetén képesek katalizálni a biomolekulák oxidációját is, ezáltal szerkezeti és funkcionális változásokat okozhatnak. Az általunk vizsgált prion fragmens szekvenciájában két oxidációra érzékeny aminosav is megtalálható: a metionin és a hisztidin. A metionin oxidációja metionin-szulfoxiddá reverzibilis folyamat, így szerepet játszhat az oxidatív stresszel szembeni védekezésben. Ezzel szemben a hisztidin oxidációja irreverzibilis, és ennek oxidációja jelentősebb szerkezeti változásokhoz vezethet. A doktori munkám során a humán prion fehérje (105–112) fragmens mutánsán keresztül tanulmányoztuk a fémkatalizált oxidációt réz(II)- és vas(III)-ionok jelenlétében H₂O₂/aszkorbinsav rendszerben. Különböző oxidációs körülmények között végzett kísérleteink elsődleges célja az oxidációs termékek szerkezetének azonosítása volt, amelyhez HPLC és MS technikákat alkalmaztunk. Az idegrendszeri betegségek kezelésének egyik lehetséges terápiás útvonala a fémion-fehérje kölcsönhatást gyengítő molekulák (MPACs). Kutatásunk fő célja a humán prion (103–112) fragmens oxidációjának vizsgálata volt különböző MPAC vegyületek, mint például aroil-hidrazonok és szalán típusú molekulák jelenlétében. Tanulmányoztuk az MPACs molekulák koordinációs kémiáját réz(II)- és cink(II)-ionokkal. A rossz vízoldhatóságú vegyületek oldategyensúlyi vizsgálatait víz–dimetil-szulfoxid elegyben végeztük. Emellett két vízoldható aroil-hidrazon és két szalán típusú vegyület esetében kompetíciós vizsgálatokat is végeztünk a humán prion (103–112) fragmenssel. A koordinációs és kompetíciós kísérletekhez UV–Vis, CD és MS szerkezetvizsgálati módszereket használtunk. A vizsgált kelátorok közül a Salpyran molekulával in vitro körülmények között igazoltuk, hogy a vegyület képes inhibitálni a reaktív oxigén származékok (ROS) képződését.

Our objective was to investigate the oxidation of human prion protein (103–112) fragment. Metal ions, such as copper(II) and zinc(II), play a key role in the development and progression of neurodegenerative diseases: not only can they induce conformational changes in proteins through coordination, but in the case of redox-active ions, they can also catalyse the oxidation of biomolecules, thereby causing structural and functional changes. The studied prion fragment contains two oxidation sensitive amino acids: methionine and histidine. The oxidation of methionine to methionine sulfoxide is a reversible process, and as such, it may play a role in defence against oxidative stress. In contrast, histidine oxidation is irreversible and can lead to more significant structural changes. In my doctoral work, we studied the metal-catalysed oxidation of human prion protein (105-112) fragment in the presence of copper(II) and iron(III) ions in an H₂O₂/ascorbic acid system. The primary aim of our experiments under various oxidative conditions was to identify the structures of the oxidation products, for which we used HPLC and MS techniques. One potential therapeutic pathway for treating neurological disorders involves molecules (MPACs) that weaken metal ion–protein interactions. The main goal of our research was to examine the oxidation of the human prion (103–112) fragment in the presence of various metal-protein attenuating compounds, such as aroyl hydrazones and salan-type molecules. We studied the coordination chemistry of the MPACs with copper(II) and zinc(II) ions. Solubility equilibrium studies of poorly water-soluble compounds were performed in water–dimethyl sulfoxide media. In addition, we conducted competition studies with the human prion (103–112) fragment in the case of two water-soluble aroyl hydrazones and two salan-type compounds. For the coordination and competition experiments, we employed UV–Vis, CD, and MS structural analysis methods. Furthermore, we determined that Salpyran is able to prevent the formation of reactive oxygen species (ROS), thus proving itself to be a promising potential therapeutic agent

magyar

angol

PhD, doktori értekezés

application/pdf

application/pdf

application/pdf

124

application/pdf

application/pdf

application/pdf

https://hdl.handle.net/2437/391682