Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль аминокислотных повторов прионного домена белка Sup35 в вариабельности цитоплазматического детерминанта (PSI+) дрожжей Saccharomyces cerevisiae

ВАК РФ 03.00.03, Молекулярная биология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Шкундина, Ирина Семеновна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Прионы высших эукариот.

1.1. Прионы - инфекционные агенты нового типа.

1.2. Прионная гипотеза Прузинера.

1.3. Доказательства прионной гипотезы.

1.4. Межвидовая передача прионной инфекции.

1.5. Штаммы прионов.

1.6. Механизмы прионного перехода.

1.7. Структура и функция белка РгР.

2. Прионы низших эукариот.

2.1. Введение.

2.2. Прион [URE3] S. cerevisiae.

2.3. Прион [Het-s] Podospora anserina.

2.4. Прион [PSt] S. cerevisiae.

2.4.1. Структура и функция белка Sup35.

2.4.2. Доказательства прионных свойств Sup35.

2.4.3. Возникновение [PSt] de novo, прион [TW4"].

2.4.4. Роль шаперонов в возникновении и наследовании прионов у дрожжей.

2.4.5. Межвидовая передача прионных свойств Sup35 и механизмы изгнания [PSt].

2.4.6. Варианты [PSt].

2.4.7. Структура амилоидных фибрилл.

3. Распространённость прионов в природе.

4. Перспективы лечения прионных заболеваний.

5. Биологическое значение прионов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль аминокислотных повторов прионного домена белка Sup35 в вариабельности цитоплазматического детерминанта (PSI+) дрожжей Saccharomyces cerevisiae"

Термин «прион» появился при исследовании ряда нейродегенеративных заболеваний животных и человека, таких как скрэйпи овец, бычья губчатая энцефалопатия и болезнь Крейцфельда-Якоба человека. Несмотря на то, что эти болезни были известны уже довольно давно, их природа оставалась загадкой вплоть до последнего времени. В частности, долгое время было непонятно, каков механизм возникновения этих нейродегенеративных заболеваний. Этиология этих заболеваний весьма разнообразна. Эти болезни могут наследоваться, возникать инфекционным путём а также спорадически. Такое разнообразие путей возникновения а также очень длительный инкубационный период, характерный для инфекционных форм этих заболеваний, долгое время не давали возможность исследователям выяснить, что же является инициирующим фактором таких болезней. Изначально предполагали, что эти нейродегенеративные болезни вызываются вирусом, однако впоследствии оказалось, что инфекционный агент не содержит ДНК. В 1967 году была выказана «белковая» гипотеза, согласно которой инфекционный агент представлял собой изменённую форму одного из клеточных белков, поддерживающуюся за счёт аутокаталитического механизма (Griffith, 1967). Позднее этот агент был назван «прионом» (Prusiner, 1982). Его необычные свойства обусловлены способностью белка находиться в особом конформационном состоянии, которое может передаваться другим молекулам того же типа путём белок-белковых взаимодействий.

В начале девяностых годов прошлого века прионы были обнаружены и у дрожжей Saccharomyces cerevisiae. В отличие от млекопитающих у дрожжей феномен прионов не связан с какой-либо патологией и имеет, скорее всего, адаптивное значение. Переход белков дрожжей в прионную форму определяет наследование фенотипов, связанных с агрегацией и функциональной инактивацией этих белков. Таким образом, прионные свойства белков дрожжей обуславливают особый механизм эпигенетического наследования признаков, а также регуляцию экспрессии генов на посттрансляционном уровне.

В настоящее время у млекопитающих известен один прионный белок, в то время как у дрожжей S. cerevisiae найдено три таких белка. Ещё один прионный белок выявлен у гриба Podospora anserina. Однако, результаты анализа геномов разных организмов, направленного на поиск последовательностей, гомологичных таковым уже известных прионных белков, позволяют предполагать, что прионы распространены в природе и могут играть важную роль в регуляции физиологических процессов в клетке. Возможно, феномен прионов имеет гораздо большее значение, чем известно сейчас.

Одним из фундаментальных и наименее изученных свойств прионов является существование их наследуемых вариантов (штаммов). Это свойство проявляется как у прионов млекопитающих, так и у прионов дрожжей. Белок, обладающий прионными свойствами, способен не только к конформационному переходу из неприонного состояния в прионное. По всей видимости, он способен приобретать множество прионных конформаций, которые и определяют существование вариантов приона. Данная работа посвящена исследованию молекулярных основ возникновения разных вариантов прионного состояния белка Sup35 дрожжей S. cerevisiae. Более конкретно, работа представляет собой попытку изучения роли аминокислотных повторов белка Sup35 в существовании вариантов приона, образованного этим белком.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Молекулярная биология", Шкундина, Ирина Семеновна

118 ВЫВОДЫ

1. Встраивание белков Sup35, имеющих меньше четырёх аминокислотных повторов, в полимеры полноразмерного белка Sup35 приводит к увеличению частоты потери [PSI+]

2. Минимальная длина прионного домена Sup35, достаточная для поддержания «сильных» и «слабых» вариантов [PSI+], равна 64-м и 83-м N-концевым аминокислотным остаткам, соответственно

3. Аминокислотные повторы белка Sup35 участвуют в формировании детерминантов узнавания шапероном Hspl04

4. Белок Sup35 с четырьмя аминокислотными повторами области NR не способен приобретать прионную конформацию, характерную для «сильных» вариантов [PSI+]

5. Полученные результаты показывают, что вариабельность свойств [PSI+] зависит от различий в прионной конформации области NR белка Sup35

5. Заключение

Прионы дрожжей вызывают существенный интерес поскольку, во-первых, сами по себе представляют новое генетическое явление, а во-вторых, являются удобной моделью для изучения фундаментальных свойств, присущих феномену прионов в целом. Одним из таких свойств является феномен штаммового разнообразия прионов. В данной работе была предпринята попытка изучения этого феномена на примере детерминанта [PS/1"] дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Целью данной работы являлось выяснение роли области NR прионного домена белка Sup35 в поддержании различных вариантов приона [PS74]. Для осуществления этой цели в работе были поставлены следующие экспериментальные задачи: 1) исследовать возможность поддержания [PST1-] белками Sup35 с уменьшенным количеством аминокислотных повторов области NR прионного домена, 2) исследовать возможность поддержания вариант-специфичных свойств [PST1"] этими белками.

В результате выполнения этих задач, нам удалось определить минимальный участок прионного домена, необходимый для поддержания «сильных» и «слабых» вариантов [PS/4-]. Мы показали, что удаление довольно значительной области прионного домена, а именно последовательности с 65 по 112 а. к. не препятствует поддержанию [PST4-]. Таким образом, мы доказали, что информация о прионной укладке может быть сохранена оставшейся частью прионного домена белка Sup35.

Кроме того, мы показали, что длина области NR прионного домена белка Sup35 может влиять на спектр прионных конформаций, приобретаемых этим белком. Наши данные подтверждают предположение о том, что вариабельность приона [PS/4] определяется возможностью различной прионной укладки области NR прионного домена белка Sup35. Мы также обнаружили, что четыре делеционных производных белка Sup35 с разным количеством аминокислотных повторов области NR вызывают вариант-специфичную элиминацию [PS74] и изучили способность этих белков встраиваться в прионные полимеры, образованные белком Sup35 дикого типа. Помимо этого, в работе был разработан новый метод анализа распределения белка Sup35 между прионной и неприонной формами. Этот метод может быть применён для исследования прионных и неприонных амилоидов как высших, так и низших эукариот.

Мы надеемся, что полученные в данной работе результаты о молекулярных основах вариабельности прионов дрожжей имеют несомненный общебиологический интерес. Новые факты, касающиеся вариантов прионов дрожжей, могут стимулировать аналогичные исследования прионов млекопитающих. Кроме того, обнаружение мутантных молекул прионного белка дрожжей, способных элиминировать прионное состояние, может дать импульс к поиску новых мутантных форм прионного белка человека, которые могут быть применены для лечения прионных заболеваний.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Шкундина, Ирина Семеновна, Москва

1. Инге-Вечтомов,С.Г. и Адрианова,В.М. (1970) Рецессивные супер-супрессоры у дрожжей. Генетика, 6,103-115.

2. Aigle,M. and Lacroute,F. (1975) Genetical aspects of URE3., a non-mitochondrial, cytoplasmically inherited mutation in yeast. Mol. Gen. Genet., 136, 327-335.

3. Allen,K.D., Si,K., Theis,M. and Kandel,E.R. (2005) Prion propagation of the translational regulator, CPEB: does it occur in the mammalian brain? In abstracts of

4. Prion Biology" Joint Cold Spring Harbor Laboratory / Wellcome Trust Conference.

5. Alper,T., Cramp,W.A., Haig,D.A. and Clarke,M.C. (1967) Does the agent of scrapie replicate without nucleic acid? Nature, 214, 764-766.

6. Bach,S., Talarek,N., Andrieu,T., Vierfond,J.M., Mettey,Y., Galons,H., Dormont,D., Meijer,L., Cullin,C. and Blondel,M. (2003) Isolation of drugs active against mammalian prions using a yeast-based screening assay. Nat. Biotechnol., 21,10751081.

7. Becker,J., Walter,W., Yan,W. and Craig,E.A. (1996) Functional interaction of cytosolic hsp70 and a DnaJ-related protein, Ydjlp, in protein translocation in vivo. Mol. Cell Biol., 16, 4378-4386.

8. Bellinger-Kawahara,C.G., Kempner,E., Groth,D., Gabizon,R. and Prusiner,S.B. (1988) Scrapie prion liposomes and rods exhibit target sizes of 55,000 Da. Virology, 164, 537-541.

9. Bessen,R.A., Kocisko,D.A., Raymond,G.J., Nandan,S., Lansbury,P.T. and Caughey,B. (1995) Non-genetic propagation of strain-specific properties of scrapie prion protein. Nature, 375, 698-700.

10. Bessen,R.A. and Marsh,R.F. (1994) Distinct PrP properties suggest the molecular basis of strain variation in transmissible mink encephalopathy. J. Virol., 68, 78597868.

11. Blattler,T., Brandner,S., Raeber,AJ., Klein,M.A., Voigtlander,T., Weissmann,C. and Aguzzi,A. (1997) PrP-expressing tissue required for transfer of scrapie infectivity from spleen to brain. Nature, 389, 69-73.

12. Boeke,J.D., Lacroute,F. and Fink,G.R. (1984) A positive selection for mutants lacking orotidine-5'-phosphate decarboxylase activity in yeast: 5-fluoro-orotic acid resistance. Mol. Gen. Genet., 197, 345-346.

13. Bounhar,Y., Zhang,Y., Goodyer,C.G. and LeBlanc,A. (2001) Prion protein protects human neurons against Bax-mediated apoptosis. J. Biol. Chem., 276, 39145-39149.

14. Brachmann,A., Baxa,U. and Wickner,R.B. (2005) Prion generation in vitro: amyloid of Ure2p is infectious. EMBOJ., 24, 3082-3092.

15. Bradford,M.M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 72, 248-254.

16. Bradley,M.E., Edskes,H.K„ Hong,J.Y., Wickner,R.B. and Liebman,S.W. (2002) Interactions among prions and prion "strains" in yeast. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 99,16392-16399.

17. Bradley,M.E. and Liebman,S.W. (2004) The Sup35 domains required for maintenance of weak, strong or undifferentiated yeast PS/*. prions. Mol. Microbiol., 51,16491659.

18. Brandner,S., Isenmann,S., Raeber,A., Fischer,M., Sailer,A., Kobayashi,Y., Marino,S., Weissmann,C. and Aguzzi,A. (1996) Normal host prion protein necessary for scrapie-induced neurotoxicity. Nature, 379, 339-343.

19. Brown, J.C. and Lindquist,S.L. (2005) Characterization of the prion-like phenotype for glucosamine resistance in Saccharomyces cerevisiae. In abstracts of "Prion Biology" -Joint Cold Spring Harbor Laboratory / Wellcome Trust Conference.

20. Brown,D.R., Qin,K., Herms,J.W., Madlung,A., Manson,J., Strome,R., Fraser,P.E., Kruck,T., von Bohlen,A., Schulz-Schaeffer,W., Giese,A., Westaway,D. and Kretzschmar,H. (1997) The cellular prion protein binds copper in vivo. Nature, 390, 684-687.

21. Brown,D.R., Wong,В.S., Hafiz,F., Clive,C., Haswell,S.J. and Jones,I.M. (1999) Normal prion protein has an activity like that of superoxide dismutase. Biochem. J., 344, 1-5.

22. Bruce,M., Chree,A., McConnell,I., Foster,J., Pearson,G. and Fraser,H. (1994) Transmission of bovine spongiform encephalopathy and scrapie to mice: strain variation and the species barrier. Philos. Trans. R. Soc. bond В Biol. Sci., 343, 405411.

23. Bueler,H., Fischer,M., Lang,Y., Bluethmann,H., Lipp,H.P., DeArmond,S.J., Prusiner,S.B., Aguet,M. and Weissmann,C. (1992) Normal development and behaviour of mice lacking the neuronal cell-surface PrP protein. Nature, 356, 577-582.

24. Carlton,W.W. (1969) Spongiform encephalopathy induced in rats and guinea pigs by cuprizone. Exp. Mol. Pathol., 10, 274-287.

25. Castilla,J., Saa,P., Hetz,C. and Soto,C. (2005) In vitro generation of infectious scrapie prions. Cell, 121,195-206.

26. Caughey,B., Kocisko,D.A., Raymond,G.J. and Lansbury,P.T.Jr., (1995) Aggregates of scrapie-associated prion protein induce the cell-free conversion of protease-sensitive prion protein to the protease-resistant state. Chem. Biol., 2, 807-817.

27. Caughey,B., Raymond,G.J. and Bessen,R.A. (1998) Strain-dependent differences in beta-sheet conformations of abnormal prion protein. J. Biol. Chem., 273, 3223032235.

28. Chandler,R.L. (1961) Encephalopathy in mice produced by inoculation with scrapie brain material. Lancet, 1, 1378-1379.

29. Chernoff,Y.O., Derkach,I.L. and Inge-Vechtomov,S.G. (1993) Multicopy SUP35 gene induces de-novo appearance of psi-like factors in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Curr. Genet., 24,268-270.

30. Chernoff,Y.O., Lindquist,S.L., Ono,B., Inge-Vechtomov,S.G. and Liebman,S.W. (1995) Role of the chaperone protein Hspl04 in propagation of the yeast prion-like factor psi+. Science, 268, 880-884.

31. Chernoff,Y.O., Newnam,G.P., Kumar,J., Allen,K. and Zink,A.D. (1999) Evidence for a protein mutator in yeast: role of the Hsp70-related chaperone ssb in formation, stability and toxicity of the PSI\ prion. Mol. Cell Biol., 19, 8103-8112.

32. Chesebro,B., Race,R., Wehrly,K., Nishio,J., Bloom,M., Lechner,D., Bergstrom,S., Robbins,K., Mayer,L., Keith,J.M., et al. (1985) Identification of scrapie prion protein-specific mRNA in scrapie-infected and uninfected brain. Nature, 315, 331-333.

33. Chiarini,L.B., Freitas,A.R., Zanata,S.M., Brentani,R.R., Martins,V.R. and Linden,R. (2002) Cellular prion protein transduces neuroprotective signals. EMBOJ., 21,33173326.

34. Chisholm,V.T., Lea,H.Z., Rai,R. and Cooper,T.G. (1987) Regulation of allantoate transport in wild-type and mutant strains of Saccharomyces cerevisiae. J. Bacteriol., 169, 1684-1690.

35. Chiti,F., Stefani,M., Taddei,N., Ramponi,G. and Dobson,C.M. (2003) Rationalization of the effects of mutations on peptide and protein aggregation rates. Nature, 424, SOS-SOS.

36. Clarke,A.R., Jackson,G.S. and Collinge,J. (2001) The molecular biology of prion propagation. Philos. Trans. R. Soc. bond В Biol. Sci., 356, 185-195.

37. Collin,P., Beauregard,P.B., Elagoz,A. and Rokeach,L.A. (2004) A non-chromosomal factor allows viability of Schizosaccharomyces pombe lacking the essential chaperone calnexin. J. Cell Sci., 117, 907-918.

38. Collinge,J., Palmer,M.S., Sidle,K.C., Gowland,I., Medori,R., Ironside,J. and Lantos,P. (1995) Transmission of fatal familial insomnia to laboratory animals. Lancet, 346, 569-570.

39. Collinge,J., Sidle,K.C., Meads,J., Ironside,J. and Hill,A.F. (1996) Molecular analysis of prion strain variation and the aetiology of'new variant' CJD. Nature, 383, 685-690.

40. Cooper,T.G. (1982) The regulation of yeast gene expression by multiple control elements. Basic Life Sci., 19, 143-161.

41. Cooper,T.G., Ferguson,D., Rai,R. and Bysani,N. (1990) The GLN3 gene product is required for transcriptional activation of allantoin system gene expression in Saccharomyces cerevisiae. J. Bacteriol., 172,1014-1018.

42. Coschigano,P.W. and Magasanik,B. (1991) The URE2 gene product of Saccharomyces cerevisiae plays an important role in the cellular response to the nitrogen source and has homology to glutathione s-transferases. Mol. Cell Biol., 11, 822-832.

43. Courchesne,W.E. and Magasanik,B. (1988) Regulation of nitrogen assimilation in Saccharomyces cerevisiae: roles of the URE2 and GLN3 genes. J. Bacteriol., 170, 708-713.

44. Coustou-Linares,V., Maddelein,M.L., Begueret,J. and Saupe,S.J. (2001) In vivo aggregation of the HET-s prion protein of the fungus Podospora anserina. Mol. Microbiol., 42, 1325-1335.

45. Coustou,V., Deleu,C., Saupe,S. and Begueret,J. (1997) The protein product of the het-s heterokaryon incompatibility gene of the fungus Podospora anserina behaves as a prion analog. Proc. Nad. Acad. Sci. U. S. A, 94, 9773-9778.

46. Cox,B. (1965) PSI, a cytoplasmic suppressor of super-suppressor in yeast. Heredity, 20, 505-521.

47. Сох,В., Ness,F. and Tuite,M. (2003) Analysis of the generation and segregation of propagons: entities that propagate the PSI*. prion in yeast. Genetics, 165, 23-33.

48. Cox,B.S., Tuite,M.F. and McLaughlin,C.S. (1988) The psi factor of yeast: a problem in inheritance. Yeast, 4, 159-178.

49. Crozet,C., Lin,Y.L., Mettling,C., Mourton-Gilles,C., Corbeau,P., Lehmann,S. and Perrier,V. (2004) Inhibition of PrPSc formation by lentiviral gene transfer of PrP containing dominant negative mutations. J. Cell Sci., 117, 5591-5597.

50. Cyr,D.M., Lu,X. and Douglas,M.G. (1992) Regulation of Hsp70 function by a eukaryotic DnaJ homolog. J. Biol. Chem., 267, 20927-20931.

51. DePace,A.H., Santoso,A., Hillner,P. and Weissman,J.S. (1998) A critical role for amino-terminal glutamine/asparagine repeats in the formation and propagation of a yeast prion. Cell, 93, 1241-1252.

52. DePace,A.H. and Weissman,J.S. (2002) Origins and kinetic consequences of diversity in Sup35 yeast prion fibers. Nat. Struct. Biol., 9, 389-396.

53. Derkatch,I.L., Bradley,M.E., HongJ.Y. and Liebman,S.W. (2001) Prions affect the appearance of other prions: the story of PIN(+). Cell, 106,171-182.

54. Derkatch,I.L., Bradley,M.E., Masse,S.V., Zadorsky,S.P., Polozkov,G.V., Inge-Vechtomov,S.G. and Liebman,S.W. (2000) Dependence and independence of PSI(+). and [PIN(+)]: a two-prion system in yeast? EMBOJ., 19, 1942-1952.

55. Derkatch,I.L., Bradley,M.E., Zhou,P., Chernoff.Y.O. and Liebman,S.W. (1997) Genetic and environmental factors affecting the de novo appearance of the РБГ. prion in Saccharomyces cerevisiae. Genetics, 147, 507-519.

56. Derkatch,I.L., Chernoff,Y.O., Kushnirov,V.V., Inge-Vechtomov,S.G. and Liebman,S.W. (1996) Genesis and variability of RS7. prion factors in Saccharomyces cerevisiae. Genetics, 144, 1375-1386.

57. Dobson,C.M. (1999) Protein misfolding, evolution and disease. Trends Biochem. Sci., 24, 329-332.

58. Dobson,C.M. (2001) The structural basis of protein folding and its links with human disease. Philos. Trans. R. Soc. bond В Biol. Sci., 356,133-145.

59. Doel.S.M., McCready,S.J., Nierras,C.R. and Cox,B.S. (1994) The dominant PNM2-mutation which eliminates the psi factor of Saccharomyces cerevisiae is the result of a missense mutation in the SUP35 gene. Genetics, 137, 659-670.

60. Dos Reis,S., Coulary-Salin,B., Forge,V., Lascu,I., Begueret,J. and Saupe,S J. (2002) The HET-s prion protein of the filamentous fungus Podospora anserina aggregates in vitro into amyloid-like fibrils. J. Biol. Chem., 277, 5703-5706.

61. Eaglestone,S.S., Cox,B.S. and Tuite,M.F. (1999) Translation termination efficiency can be regulated in Saccharomyces cerevisiae by environmental stress through a prion-mediated mechanism. EMBO J., 18,1974-1981.

62. Eaglestone,S.S., Ruddock,L.W., Cox,B.S. and Tuite,M.F. (2000) Guanidine hydrochloride blocks a critical step in the propagation of the prion-like determinant PSI(+). of Saccharomyces cerevisiae. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 97, 240-244.

63. Edskes,H.K., Gray,V.T. and Wickner.R.B. (1999) The URE3. prion is an aggregated form of Ure2p that can be cured by overexpression of Ure2p fragments. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 96, 1498-1503.

64. Elghetany,M.T. and Saleem,A. (1988) Methods for staining amyloid in tissues: a review. Stain Technol., 63, 201-212.

65. Enari,M., Flechsig,E. and Weissmann,C. (2001) Scrapie prion protein accumulation by scrapie-infected neuroblastoma cells abrogated by exposure to a prion protein antibody. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 98, 9295-9299.

66. Ferreira,P.C., Ness,F., Edwards,S.R., Cox,B.S. and Tuite.M.F. (2001) The elimination of the yeast PSf. prion by guanidine hydrochloride is the result of Hspl04 inactivation. Mol. Microbiol., 40, 1357-1369.

67. Forloni,G., Angeretti,N., Chiesa,R., Monzani,E., Salmona,M., Bugiani,0. and Tagliavini,F. (1993) Neurotoxicity of a prion protein fragment. Nature, 362, 543-546.

68. Gabriel,J.M., Oesch,B., Kretzschmar,H., Scott,M. and Prusiner,S.B. (1992) Molecular cloning of a candidate chicken prion protein. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 89, 90979101.

69. Gajdusek,D.C., Gibbs,C.J. and Alpers,M. (1966). Experimental transmission of a Kuru-like syndrome to chimpanzees. Nature, 209, 794-796.

70. Gietz,R.D., Schiestl,R.H., Willems,A.R. and Woods,R.A. (1995) Studies on the transformation of intact yeast cells by the LiAc/SS-DNA/PEG procedure. Yeast, 11, 355-360.

71. Gietz,R.D. and Sugino,A. (1988) New yeast -Escherichia coli shuttle vectors constructed with in vitro mutagenized yeast genes lacking six-base pair restriction sites. Gene, 74, 527-534.

72. Glatzel,M. and Aguzzi,A. (2000) PrP(C) expression in the peripheral nervous system is a determinant of prion neuroinvasion. J. Gen. Virol., 81, 2813-2821.

73. Glover,J.R., Kowal,A.S., Schirmer,E.C., Patino,M.M., Liu,J.J. and Lindquist,S. (1997) Self-seeded fibers formed by Sup35, the protein determinant of PSf., a heritable prion-like factor of S. cerevisiae. Cell, 89, 811-819.

74. Glover,J.R. and Lindquist,S. (1998) Hspl04, Hsp70, and Hsp40: a novel chaperone system that rescues previously aggregated proteins. Cell, 94, 73-82.

75. Gorodinsky,A. and Harris,D.A. (1995) Glycolipid-anchored proteins in neuroblastoma cells form detergent-resistant complexes without caveolin. J. Cell Biol., 129, 619-627.

76. Griffith,J.S. (1967) Self-replication and scrapie. Nature, 215, 1043-1044.

77. Grimminger,V., Richter,K., Imhof,A., Buchner,J. and Walter,S. (2004) The prion curing agent guanidinium chloride specifically inhibits ATP hydrolysis by Hspl04. J. Biol. Chem., 279, 7378-7383.

78. Hawthorne,D.C. and Leupold,U. (1974) Suppressors in yeast. Curr. Top. Microbiol. Immunol., 64,1-47.

79. Hill,A.F., Desbruslais,M., Joiner,S., Sidle,K.C., Gowland,I., Collinge,J., Doey,L.J. and Lantos,P. (1997) The same prion strain causes vCJD and BSE. Nature, 389, 448-50, 526.

80. Hoshino,S., Hosoda,N., Araki,Y., Kobayashi,T., Uchida,N., Funakoshi,Y. and Katada,T. (1999) Novel function of the eukaryotic polypeptide-chain releasing factor 3 (eRF3/GSPT) in the mRNA degradation pathway. Biochemistry (Mosc.), 64, 13671372.

81. Hosoda,N., Kobayashi,T., Uchida,N., Funakoshi,Y., Kikuchi,Y., Hoshino,S. and Katada,T. (2003) Translation termination factor eRF3 mediates mRNA decay through the regulation of deadenylation. J. Biol. Chem., 278, 38287-38291.

82. Inoue,H., Nojima,H. and Okayama,H. (1990) High efficiency transformation of Escherichia coli with plasmids. Gene, 96, 23-28.

83. Jarrett,J.T. and Lansbury,P.T.Jr. (1993) Seeding "one-dimensional crystallization" of amyloid: a pathogenic mechanism in Alzheimer's disease and scrapie? Cell, 73,10551058.

84. Jung,G., Jones,G. and Masison,D.C. (2002) Amino acid residue 184 of yeast Hspl04 chaperone is critical for prion-curing by guanidine, prion propagation, and thermotolerance. Proc. Natl Acad. Sci. U. S. A, 99, 9936-9941.

85. Kajava,A.V., Baxa,U., Wickner,R.B. and Steven,A.C. (2004) A model for Ure2p prion filaments and other amyloids: the parallel superpleated beta-structure. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 101, 7885-7890.

86. King,C.Y. and Diaz-Avalos,R. (2004) Protein-only transmission of three yeast prion strains. Nature, 428, 319-323.

87. King,C.Y., Tittmann,P., Gross,H., Gebert,R., Aebi,M. and Wuthrich,K. (1997) Prion-inducing domain 2-114 of yeast Sup35 protein transforms in vitro into amyloid-like filaments. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 94, 6618-6622.

88. Kishimoto,A., Hasegawa,K., Suzuki,H., Taguchi,H., Namba,K. and Yoshida,M. (2004) beta-Helix is a likely core structure of yeast prion Sup35 amyloid fibers. Biochem. Biophys Res. Commun., 315, 739-745.

89. Kochneva-Pervukhova,N.V., Chechenova,M.B., Valouev,I.A., Kushnirov,V.V., Smirnov,V.N. and Ter-Avanesyan,M.D. (2001) Psi(+). prion generation in yeast: characterization of the 'strain' difference. Yeast, 18,489-497.

90. Komar,A.A., Lesnik,T., Cullin,C., Merrick,W.C., Trachsel,H. and Altmann,M. (2003) Internal initiation drives the synthesis of Ure2 protein lacking the prion domain and affects URE3. propagation in yeast cells. EMBO J., 22,1199-1209.

91. Kramer,M.L., Kratzin,H.D., Schmidt,В., Romer,A., Windl,0., Liemann,S., Hornemann,S. and Kretzschmar,H. (2001) Prion protein binds copper within the physiological concentration range. J. Biol. Chem., 276, 16711-16719.

92. Krishnan,R. and Lindquist,S.L. (2005) Structural insights into a yeast prion illuminate nucleation and strain diversity. Nature, 435, 765-772.

93. Kryndushkin,D.S., Alexandrov,I.M., Ter-Avanesyan,M.D. and Kushnirov,V.V. (2003) Yeast PSf. prion aggregates are formed by small Sup35 polymers fragmented by Hspl04. J. Biol. Chem., 278,49636-49643.

94. Kushnirov,V.V., Kryndushkin.D.S., Boguta,M., Smirnov.V.N. and Ter-Avanesyan,M.D. (2000) Chaperones that cure yeast artificial PS/1-. and their prion-specific effects. Curr. Biol., 10,1443-1446.

95. Kushnirov,V.V. and Ter-Avanesyan,M.D. (1998) Structure and replication of yeast prions. Cell, 94,13-16.

96. Kuwahara,C., Takeuchi,A.M., Nishimura,T., Haraguchi.K., Kubosaki,A., Matsumoto,Y., Saeki,K., Matsumoto,Y., Yokoyama,T., Itohara,S. and Onodera,T. (1999) Prions prevent neuronal cell-line death. Nature, 400, 225-226.

97. Lacroute,F. (1971) Non-Mendelian mutation allowing ureidosuccinic acid uptake in yeast. J. Bacterid, 106, 519-522.

98. Laemmli,U.K. (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 227, 680-685.

99. Lee,S., Hisayoshi,M., Yoshida,M. and Tsai,F.T. (2003) Crystallization and preliminary X-ray crystallographiс analysis of the HsplOO chaperone ClpB from Thermus thermophilus. Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr., 59, 2334-2336.

100. Legname,G., Baskakov,I.V., Nguyen,H.O., Riesner,D., Cohen,F.E., DeArmond.S.J. and Prusiner,S.B. (2004) Synthetic mammalian prions. Science., 305, 673-676.

101. Liebman,S.W. and Sherman,F. (1979) Extrachromosomalpsi+ determinant suppresses nonsense mutations in yeast. J. Bacteriol., 139, 1068-1071.

102. Lindquist,S. (1997) Mad cows meet psi-chotic yeast: the expansion of the prion hypothesis. Cell, 89, 495-498.

103. Liu,J.J. and Lindquist,S. (1999) Oligopeptide-repeat expansions modulate 'protein-only' inheritance in yeast. Nature, 400, 573-576.

104. Liu,J.J., Sondheimer,N. and Lindquist,S.L. (2002) Changes in the middle region of Sup35 profoundly alter the nature of epigenetic inheritance for the yeast prion PS/1-. Proc. Natl, Acad. Sci. U. S. A, 99, 16446-16453.

105. Lopez,N. Aron,R. and Craig,E. A. (2003) Specificity of class II Hsp40 Sisl in maintenance of yeast prion RNQ+. Mol. Biol. Cell, 14, 1172-1181.

106. Lund,P.M. and Cox,B.S. (1981) Reversion analysis of psi. mutations in Saccharomyces cerevisiae. Genet. Res., 37, 173-182.

107. Ma, J. and Lindquist,S. (1999) De novo generation of a PrPSc-like conformation in living cells. Nat. Cell Biol., 1, 358-361.

108. Maddelein,M.L., Dos Reis,S., Duvezin-Caubet,S., Coulary-Salin,B- and Saupe,S.J. (2002) Amyloid aggregates of the HET-s prion protein are infectious. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 99, 7402-7407.

109. Maddelein,M.L. and Wickner,R.B. (1999) Two prion-inducing regions of Ure2p are nonoverlapping. Mol. Cell Biol., 19,4516-4524.

110. Masison,D.C. and Wickner,R.B. (1995) Prion-inducing domain of yeast Ure2p and protease resistance of Ure2p in prion-containing cells. Science, 270, 93-95.

111. McKinley,M.P., Bolton,D.C. and Prusiner,S.B. (1983) A protease-resistant protein is a structural component of the scrapie prion. Cell, 35, 57-62.

112. Michelitsch,M.D. and Weissman,J.S. (2000) A census of glutamine/asparagine-rich regions: implications for their conserved function and the prediction of novel prions. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 97, 11910-11915.

113. Moriyama,H., Edskes,H.K. and Wickner,R.B. (2000) URE3. prion propagation in Saccharomyces cerevisiae: requirement for chaperone Hspl04 and curing by overexpressed chaperone Ydjlp. Mol. Cell Biol., 20, 8916-8922.

114. Nelson,R., Sawaya,M.R., Balbirnie,M., Madsen,A.O., Riekel,C., Grothe,R. and Eisenberg,D. (2005) Structure of the cross-beta spine of amyloid-like fibrils. Nature, 435, 773-778.

115. Ness,F., Ferreira,P., Cox,B.S. and Tuite,M.F. (2002) Guanidine hydrochloride inhibits the generation of prion "seeds" but not prion protein aggregation in yeast. Mol. Cell Biol., 22, 5593-5605.

116. Newnam,G.P., Wegrzyn,R.D., Lindquist,S.L. and Chernoff,Y.O. (1999) Antagonistic interactions between yeast chaperones Hspl04 and Hsp70 in prion curing. Mol. Cell Biol., 19,1325-1333.

117. Oesch,B., Westaway,D., Walchli,M., McKinley,M.P., Kent,S.B., Aebersold,R., Barry,R.A., Tempst,P., Teplow,D.B., Hood,L.E., et al. (1985) A cellular gene encodes scrapie PrP 27-30 protein. Cell, 40, 735-746.

118. Ohba,M. (1997) Modulation of intracellular protein degradation by SSB1-SIS1 chaperon system in yeast S. cerevisiae. FEBSLett., 409, 307-311.

119. Oka,M., Nakai,M., Endo,T., Lim,C.R., Kimata,Y. and Kohno,K. (1998) Loss of Hsp70-Hsp40 chaperone activity causes abnormal nuclear distribution and aberrantmicrotubule formation in M-phase of Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem., 273, 29727-29737.

120. Osherovich,L.Z., Cox,B.S., Tuite,M.F. and Weissman,J.S. (2004) Dissection and design of yeast prions. PLoS. Biol., 2, E86.

121. Parham,S.N., Resende,C.G. and Tuite,M.F. (2001) Oligopeptide repeats in the yeast protein Sup35p stabilize intermolecular prion interactions. EMBO J., 20,2111-2119.

122. Parsell,D.A., Kowal,A.S. and Lindquist,S. (1994a) Saccharomyces cerevisiae Hspl04 protein. Purification and characterization of ATP-induced structural changes. J. Biol. Chem., 269, 4480-4487.

123. Parsell,D.A., Kowal,A.S., Singer,M.A., and Lindquist,S. (1994b) Protein disaggregation mediated by heat-shock protein Hspl04. Nature, 372, 475-478.

124. Patino,M.M., Liu,J.J., Glover,J.R. and Lindquist,S. (1996) Support for the prion hypothesis for inheritance of a phenotypic trait in yeast. Science, 273, 622-626.

125. Pattison,I.H. and Jebbett,J.N. (1973) Clinical and histological recovery from the scrapie-like spongiform encephalopathy produced in mice by feeding them with cuprizone. J. Pathol., 109, 245-250.

126. Pauly,P.C. and Harris,D.A. (1998) Copper stimulates endocytosis of the prion protein. J. Biol. Chem., 273, 33107-33110.

127. Paushkin,S.V., Kushnirov,V.V., Smirnov,V.N. and Ter-Avanesyan,M.D. (1996) Propagation of the yeast prion-like \psi+. determinant is mediated by oligomerization of the iS<7P35-encoded polypeptide chain release factor. EMBOJ., 15, 3127-3134.

128. Paushkin,S.V., Kushnirov,V.V., Smirnov,V.N. and Ter-Avanesyan,M.D. (1997) In vitro propagation of the prion-like state of yeast Sup35 protein. Science, 277, 381-383.

129. Perutz,M.F. (1999) Glutamine repeats and neurodegenerative diseases: molecular aspects. Trends Biochem. Sci., 24, 58-63.

130. Perutz,M.F., Finch,J.T., Berriman,J. and Lesk,A. (2002a) Amyloid fibers are water-filled nanotubes. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 99, 5591-5595.

131. Perutz,M.F., Johnson,Т., Suzuki,M. and Finch,J.T. (1994) Glutamine repeats as polar zippers: their possible role in inherited neurodegenerative diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 91, 5355-5358.

132. Prusiner,S.B. (1982) Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. Science, 216,136-144.

133. Prusiner,S.B. (1991) Molecular biology of prion diseases. Science, 252, 1515-1522.

134. Prusiner,S.B., Garfin,D.E., Cochran,S.P., Baringer,J.R., Hadlow,W.J., Eklund,C.M. and Race,R.E. (1978) Evidence for hydrophobic domains on the surface of the scrapie agent. Trans. Am. Neurol. Assoc., 103, 62-64.

135. Riek,R., Hornemann,S., Wider,G., Billeter,M., Glockshuber,R. and Wuthrich,K. (1996) NMR structure of the mouse prion protein domain PrP(121-321). Nature, 382, 180-182.

136. Rivera-Milla,E., Stuermer,C.A. and Malaga-Trillo,E. (2003) An evolutionary basis for scrapie disease: identification of a fish prion mRNA. Trends Genet., 19, 72-75.

137. Saborio.G.P., Permanne,B. and Soto,C. (2001) Sensitive detection of pathological prion protein by cyclic amplification of protein misfolding. Nature, 411, 810-813.

138. Salnikova,A.B., Kryndushkin,D.S., Smimov,V.N., Kushnirov,V.V. and Ter-Avanesyan,M.D. (2005) Nonsense suppression in yeast cells overproducing Sup35 (eRF3) is caused by its non-heritable amyloids. J. Biol. Chem., 280, 8808-8812.

139. Sambrook,J., Fritsch.E.F. and Maniatis,T. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd. ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY.

140. Santoso,A., Chien,P., Osherovich,L.Z. and Weissman,J.S. (2000) Molecular basis of a yeast prion species barrier. Cell, 100, 277-288.

141. Saupe,S.J. (2000) Molecular genetics of heterokaryon incompatibility in filamentous ascomycetes. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 64, 489-502.

142. Schwimmer,C. and Masison,D.C. (2002) Antagonistic interactions between yeast PSI(+). and [URE3] prions and curing of [URE3] by Hsp70 protein chaperone Ssalp but not by Ssa2p. Mol. Cell Biol., 22, 3590-3598.

143. Selkoe,D.J. (2003) Folding proteins in fatal ways. Nature, 426, 900-904.

144. Sherman,F., Fink,G.R. and Hicks,J.B. (1986) Methods in Yeast Genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY.

145. Shorter,J. and Lindquist,S. (2004) Hspl04 catalyzes formation and elimination of self-replicating Sup35 prion conformers. Science, 304,1793-1797.

146. Si,K., Lindquist,S., and KandeI,E.R. (2003b) A neuronal isoform of the Aplysia CPEB has prion-like properties. Cell, 115, 879-891.

147. Sigurdsson,E.M., Sy,M.S., Li,R., Scholtzova,H., Kascsak,R.J., Kascsak,R., Carp,R., Meeker,H.C., Frangione,B. and Wisniewski,T. (2003) Anti-prion antibodies for prophylaxis following prion exposure in mice. Neurosci. Lett., 336, 185-187.

148. Sikorski,R.S. and Hieter,P. (1989) A system of shuttle vectors and yeast host strains designed for efficient manipulation of DNA in Saccharomyces cerevisiae. Genetics, 122, 19-27.

149. Sipe,J.D. and Cohen, A.S. (2000) Review: history of the amyloid fibril. J. Struct. Biol., 130, 88-98.

150. Smith,D.F., Sullivan,W.P., Marion,T.N., Zaitsu,K., Madden,В., McCormick,D.J. and Toft,D.O. (1993) Identification of a 60-kilodalton stress-related protein, p60, which interacts with hsp90 and hsp70. Mol. Cell Biol., 13, 869-876.

151. Sondheimer,N. and Lindquist,S. (2000) Rnql: an epigenetic modifier of protein function in yeast. Mol. Cell, 5, 163-172.

152. Sondheimer,N., Lopez,N., Craig,E.A. and Lindquist,S. (2001) The role of Sisl in the maintenance of the RNQ+. prion. EMBO J., 20, 2435-2442.

153. Stahl,N., Baldwin,M.A., Teplow,D.B., Hood,L., Gibson,B.W., Burlingame,A.L. and Prusiner,S.B. (1993) Structural studies of the scrapie prion protein using mass spectrometry and amino acid sequencing. Biochemistry, 32, 1991-2002.

154. Stansfield,I., Jones,K.M., Kushnirov,V.V., Dagkesamanskaya,A.R.,

155. Poznyakovski,A.I., Paushkin,S.V., Nierras,C.R., Cox,B.S., Ter-Avanesyan,M.D. and Tuite,M.F. (1995) The products of the SUP45 (eRFl) and SUP35 genes interact tomediate translation termination in Saccharomyces cerevisiae. EMBO J., 14, 43654373.

156. Sunde,M. and Blake,C. (1997) The structure of amyloid fibrils by electron microscopy and X-ray diffraction. Adv. Protein Chem., 50, 123-159.

157. Tanaka,M., Chien,P., Naber,N., Cooke,R. and WeissmanJ.S. (2004) Conformational variations in an infectious protein determine prion strain differences. Nature, 428, 323-328.

158. Taraboulos,A., Raeber,AJ., Borchelt,D.R., Serban,D. and Prusiner,S.B. (1992) Synthesis and trafficking of prion proteins in cultured cells. Mol. Biol. Cell, 3, 851863.

159. Taraboulos,A., Scott,M., Semenov,A., Avrahami,D., Laszlo,L. and Prusiner,S.B. (1995) Cholesterol depletion and modification of COOH-terminal targeting sequence of the prion protein inhibit formation of the scrapie isoform. J. Cell Biol., 129,121132.

160. Ter-Avanesyan,M.D., Dagkesamanskaya,A.R., Kushnirov,V.V. and Smirnov,V.N. (1994) The SUP35 omnipotent suppressor gene is involved in the maintenance of the non-Mendelian determinant psi+. in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Genetics, 137, 671-676.

161. Thackray,A.M., Knight,R., Haswell,S.J., Bujdoso,R. and Brown,D.R. (2002) Metal imbalance and compromised antioxidant function are early changes in prion disease. Biochem. J., 362,253-258.

162. Theis,M., Si,K. and Kandel,E.R. (2003) Two previously undescribed members of the mouse CPEB family of genes and their inducible expression in the principal cell layers of the hippocampus. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 100, 9602-9607.

163. Towbin.H., Staehelin,T. and Gordon,J. (1979) Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 16, 4350-4354.

164. True,H.L. and Lindquist,S.L. (2000) A yeast prion provides a mechanism for genetic variation and phenotypic diversity. Nature, 407,477-483.

165. Tuite,M.F., Mundy,C.R. and Cox,B.S. (1981) Agents that cause a high frequency of genetic change from psi+. to \psi~\ in Saccharomyces cerevisiae. Genetics, 98, 691711.

166. Turoscy,V. and Cooper,T.G. (1987) Ureidosuccinate is transported by the allantoate transport system in Saccharomyces cerevisiae. J. Bacteriol., 169, 2598-2600.

167. Uptain,S.M., Sawicki,G.J., Caughey,B. and Lindquist,S. (2001) Strains of PSI(+)J are distinguished by their efficiencies of prion-mediated conformational conversion. EMBOJ., 20, 6236-6245.

168. Valouev,I.A., Kushnirov,V.V. and Ter-Avanesyan,M.D. (2002) Yeast polypeptide chain release factors eRFl and eRF3 are involved in cytoskeleton organization and cell cycle regulation. CellMotil. Cytoskeleton, 52, 161-173.

169. Wegrzyn,R.D., Bapat,K., Newnam,G.P., Zink,A.D. and Chemoff,Y.O. (2001)

170. Mechanism of prion loss after Hspl04 inactivation in yeast. Mol. Cell Biol., 21, 46564669.

171. White,A.R., Enever,P., Tayebi,M., Mushens,R., Linehan,J., Brandner,S., Anstee,D., Collinge,J. and Hawke,S. (2003) Monoclonal antibodies inhibit prion replication and delay the development of prion disease. Nature, 422, 80-83.

172. Wickner,R.B. (1994) URE3. as an altered URE2 protein: evidence for a prion analog in Saccharomyces cerevisiae. Science, 264, 566-569.

173. Zhou,P., Derkatch,I.L., Uptain,S.M., Patino,M.M., Lindquist,S. and Liebman,S.W. (1999) The yeast non-Mendelian factor ETA+. is a variant of [PST*], a prion-like form of release factor eRF3. EMBO J., 18,1182-1191.

174. Выражаю глубокую благодарность моему научному руководителю М. Д. Тер-Аванесяну за неизменный интерес к моей работе и внимательное руководство.

175. Очень благодарна В. В. Кушнирову за помощь в освоении методов генной инженерии и множество ценных советов по проведению экспериментов.

176. Очень признательна М. F. Tuite за предоставленные плазмиды.