NR AGQC
AU Kocisko,D.A.; Priola,S.A.; Raymond,G.J.; Chesebro,B.; Lansbury,P.T.Jr.; Caughey,B.W.
TI Species specificity in the cell-free conversion of prion protein to protease-resistant forms: a model for the scrapie species barrier.
QU Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 1995 Apr 25; 92(9): 3923-7
PT journal article
AB Scrapie is a transmissible neurodegenerative disease that appears to result from an accumulation in the brain of an abnormal protease-resistant isoform of prion protein (PrP) called PrPsc. Conversion of the normal, protease-sensitive form of PrP (PrPc) to protease-resistant forms like PrPsc has been demonstrated in a cell-free reaction composed largely of hamster PrPc and PrPsc. We now report studies of the species specificity of this cell-free reaction using mouse, hamster, and chimeric PrP molecules. Combinations of hamster PrPc with hamster PrPsc and mouse PrPc with mouse PrPsc resulted in the conversion of PrPc to protease-resistant forms. Protease-resistant PrP species were also generated in the nonhomologous reaction of hamster PrPc with mouse PrPsc, but little conversion was observed in the reciprocal reaction. Glycosylation of the PrPc precursors was not required for species specificity in the conversion reaction. The relative conversion efficiencies correlated with the relative transmissibilities of these strains of scrapie between mice and hamsters. Conversion experiments performed with chimeric mouse/hamster PrPc precursors indicated that differences between PrPc and PrPsc at residues 139, 155, and 170 affected the conversion efficiency and the size of the resultant protease-resistant PrP species. We conclude that there is species specificity in the cell-free interactions that lead to the conversion of PrPc to protease-resistant forms. This specificity may be the molecular basis for the barriers to interspecies transmission of scrapie and other transmissible spongiform encephalopathies in vivo.
IN Die Konvertierung von normalem Prionprotein PrPc zu proteaseresistentem PrPres funktioniert im Reagenzglas sehr gut, wenn man Hamster-PrPc mit Hamster-PrPsc oder Maus-PrPc mit Maus-PrPsc mischt. Recht effektiv wandelt aber auch das Maus-PrPsc das Hamster-PrPc um, während umgekehrt Hamster-PrPsc kaum in der Lage ist, die Umwandlung von Maus-PrPc zu Maus-PrPres zu katalysieren. Diese Ergebnisse waren unabhängig von der Glykosylierung. Diese unterschiedlichen Fähigkeiten zur in vitro - Katalysierung der Umwandlung von normalen zu proteaseresistenten Prionproteinen korreliert mit der Übertragbarkeit in vivo. Experimente mit chimeren Maus-Hamster-Prionproteinen zeigten, dass die Amonosäuren 139, 155 und 170 die Konversionsfähigkeit beeinflussen. Die katalytische Konversion funktionierte in bis zu 3 M Guanidin Hydrochlorid, aber am besten in 2 M Guanidin Hydrochlorid. Eine gewisse Destabilisierung der normalen Proteinstruktur fördert offenbar deren Umwandlung, während die etwas stabiliere infektiöse Form intakt bleiben muß. Die wahrscheinlich aufgrund nicht optimal zusammenpassender Oberflächen schlechter funktionierende Umwandlung von Hamsterprionproteinen durch Mausprionproteine, erfolgt nur bei niedrigeren Konzentrationen von Guanidin Hydrochlorid. Vermutlich wird ansonsten die intermolekulare Bindung zu stark destabilisiert. Nach der Protease-Behandlung hing die Größe der proteaseresistenten Hamsterprionproteine davon ab, durch welches infektiöse Prionprotein sie umgeformt worden waren. Infektiöse Mausprionproteine produzierten hauptsächlich ein proteaseresistentes 18 kD Hamsterprionproteinfragment, während das gleiche normale Hamsterprionprotein durch infektiöses Hamsterprionprotein so umgeformt wurde, dass die Proteinase K daraus überwiegend ein 25 kD Hamsterprionproteinfragment erzeugte. Die Form des proteaseresistenten Prionproteins hängt also auch von der Form des katalysierenden Prionproteins ab. Dies bietet erstmals eine Erklärung für die Tatsache, dass offenbar mehr als 2 Scrapiestämme durch einen Mausstamm mit anscheinend nur 1 Prionproteinallel passagiert werden können. Die Speziesspezifität der Umwandlung wird nicht verändert, wenn das normale Prionprotein zuvor durch 7,5 M Guanidin Hydrochlorid vollständig denaturiert wurde. Sie geht demnach allein vom katalytischen Prionprotein aus. Wahrscheinlich weil das Reaktionsgleichgewicht stark auf der Seite der Edukte liegt, wurde ein 50-facher Überschuß von infektiösem Prionprotein benötigt, um bereits nach 2 Tagen eine ausreichende Menge umgewandelter Prionproteine zu erhalten.
ZR 37
MH Animal; Comparative Study; Drug Resistance; Endopeptidases/*metabolism; Glycosylation; Hamsters; Mice; Mice, Inbred Strains; Models, Structural; Prions/chemistry/drug effects/*metabolism; Protein Processing, Post-Translational; Scrapie/*metabolism; Species Specificity; Tunicamycin/pharmacology
AD Laboratory of Persistent Viral Diseases, Rocky Mountain Laboratories, National Institute of Allergies and Infectious Diseases, Hamilton, MT 59840,USA.
SP englisch
PO USA
OR Prion-Krankheiten 5
ZF kritische Zusammenfassung von Roland Heynkes