Амилоиды - самособирающиеся упорядоченные белковые полимеры, формирующиеся за счет образования межмолекулярных кросс-β-структур и воспроизводящиеся по механизму нуклеированной полимеризации. Инфекционные амилоиды, способные передаваться между клетками или организмами, называются прионами. Амилоиды и прионы связаны с рядом серьёзных заболеваний человека и животных, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона, коровье бешенство, диабет II типа и др.
Эндогенные прионы найдены также у дрожжей, где они контролируют детектируемые фенотипические признаки и являются факторами белковой наследственности. Фактор терминации трансляции Sup35 (eRF3) является одним из наиболее широко изученных прионогенных белков дрожжей. Прионизация белка Sup35 – формирование приона [PSI+] – приводит к увеличению частоты прочитывания стоп-кодонов как значащих и, как следствие, к супрессии нонсенс-мутаций. На этом основана система фенотипической детекции прионизации белка Sup35 в штаммах дрожжей, несущих нонсенс-мутацию ade1-14 в гене ADE1.
Дрожжи являются удобным модельным объектом для генетических, биохимических и молекулярно-биологических исследований. Благодаря простоте и безопасности манипуляций с культурами дрожжей, высокой скорости роста, лёгкости редактирования генома за счет существования системы гомологичной рекомбинации, возможности использования плазмид для индукции экспрессии генов, а также возможности изучения в дрожжевой системе генов (белков) млекопитающих, дрожжи являются удобной экспериментальной моделью как для анализа общих механизмов образования, воспроизведения и клеточного контроля амилоидов, так и для исследования амилоидных свойств белков, связанных с заболеваниями человека и животных.
Для целей наших исследований, в геном дрожжей были введены мутации, ведущие к ауксотрофности по ряду аминокислот (лейцин, триптофан, гистидин) и органических азотистых оснований (урацил, аденин), что позволяет использовать плазмиды для изучения агрегационного потенциала исследуемых белков и дает возможность фенотипической детекции приона [PSI+]. Система фенотипической детекции была модифицирована для анализа агрегации в дрожжах белков млекопитающих. Путем скрининга с использованием библиотеки кДНК из клеток человека, нами был выявлен ряд белков, обладающих агрегационным потенциалом в дрожжевой модели, для которых амилоидные свойства ранее описаны не были. Выявленные белки сохраняли амилоидогенность в культуре клеток млекопитающих. Для уже известных белков, склонных к агрегации (пептид амилоид β - Aβ, прионовый белок – PrP) проводили поиск мутаций, изменяющих их амилоидогенный потенциал. Идентифицированы варианты Aβ, обладающие более высоким, или наоборот, сниженным агрегационным потенциалом по сравнению с пептидом дикого типа. Обсуждается возможное практическое приложение полученных результатов.
Исследования выполнены при поддержке гранта РНФ №20-14-00148-П и проекта СПбГУ №94031363.