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1
Sang, Chieh. "Single molecule fluorescence studies of prions and prion-like proteins." Thesis, University of Cambridge, 2019. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/287929.
Full textAbstract:
Prions are infectious agents that cause fatal neurodegenerative diseases in the brain. The wide-accepted protein-only hypothesis states that the misfolded form of prion protein (PrP) is the sole constituent of prions, and the self-propagating process of PrP is considered to play a central role in prion pathogenesis. Prions are believed to propagate when a PrP assembly enters a cell and replicates to produce two or more fibrils, leading to an exponential increase in PrP aggregate number with time. However, the molecular basis of this process has not yet been established in detail. This prion-like replication is also suggested to be the mechanism in the development of other notorious neurodegenerative disorders, such as Alzheimer's and Parkinson's disease. In this thesis, I use single-aggregate imaging to study fibril fragmentation and elongation of individual murine PrP aggregates from seeded aggregation in vitro. From fluorescence imaging of individual PrP aggregates on the coverslip surface, elongation and fragmentation of the PrP assemblies have been directly observed. PrP elongation occurs via a structural conversion from a proteinase K (PK)-sensitive to PK-resistant conformer. Fibril fragmentation was found to be length-dependent and resulted in the formation of PK-sensitive fragments. To gain more insights into the mechanism of the spread of PrP, the quantified kinetic profiles allows the determination of the rate constants for these processes through the use of kinetic modelling. This enables the estimation of a simple framework for aggregate propagation through the brain, assuming that doubling of the aggregate number is rate-limiting. In contrast, the same method was applied to measurement for α-Synuclein (αS) aggregation, which has been suggested to be prion-like and is associated with Parkinson's disease. While αS aggregated by the same mechanism, it showed significantly slower elongation and fragmentation rate constants than PrP, leading to much slower replication rate. Furthermore, the measurements in αS aggregation has been extended to the cellular environment, I use super-resolution imaging to study the amplification of endogenous αS aggregation in cells and the transcellular spread of αS. Endogenous αS showed a clear amplification in number of aggregates with time after seed transduction, and the newly-formed αS aggregates are likely to spread through cell-to-cell transmission. The proteasome was demonstrated to possess a novel disaggregase function for αS fibrils and thus produce more seeds for further replication. It partially explains that αS aggregation in cells was found to replicate at a substantially faster rate than that in vitro. Determining the nature of the oligomers formed during aggregation has been experimentally difficult due to the lack of suitable methods capable of detecting and characterising the low level of oligomers. To address this problem, I have studied the early formation of PrP oligomers formed during aggregation in vitro using various single-molecule methods. The early aggregation of PrP is observed to form a thioflavin T (ThT)-inactive and two ThT-active species of oligomers, which differ in size and temporal evolution. The ThT-active oligomers undergo a structural conversion from a PK-sensitive to PK-resistant conformer, while a fraction of which grow into mature fibrils. These results also enable the establishment of a kinetic framework for elucidating temporal evolution of PrP aggregation and the relationship between oligomers and fibrils. Overall, my research identifies fibril elongation with fragmentation are the key molecular processes leading to PrP and αS aggregate replication, an important concept in prion biology, and provides a simple framework to estimate the rate of prion and prion-like spreading in animals. The results also show that a diverse range of oligomers is formed and co-exist during PrP aggregation which differ both in their structure and properties and provides mechanistic insights into a prion aggregation. The work provides a new quantitative approach to describe the prion-like property in neurodegenerative diseases from a kinetic perspective that can be verified in extending studies in other proteins or in cells.
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Apodaca, Jennifer J. "Regulation of prion protein in yeast and mammalian cells via ubiquitin mediated degradation a dissertation /." San Antonio : UTHSC, 2008. http://proquest.umi.com.libproxy.uthscsa.edu/pqdweb?did=1594496391&sid=6&Fmt=2&clientId=70986&RQT=309&VName=PQD.
Full text
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Urrea, Zazurca Laura. "Funciones de la proteína priónica celular, alfa-sinucleína y reelina en enfermedades neurodegenerativas." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2018. http://hdl.handle.net/10803/482168.
Full textAbstract:
Las enfermedades neurodegenerativas son una serie de trastornos del sistema nervioso caracterizadas por la pérdida de grupos neuronales específicos y por la presencia de cuerpos de inclusión proteicos, entre ellas las más frecuentes son la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, ambas asociadas a la edad. Su etiología, en la mayoría de los casos, aún se desconoce y su manifestación clínica es progresiva y crónica.
La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la pérdida de neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra pars compacta y por la presencia de agregados intracitoplasmáticos, denominados cuerpos de Lewy (LB). Se ha identificado la α-sinucleína como el principal componente de los LB, su forma desplegada está involucrada en el proceso patológico de la EP. La α-sinucleína desplegada, se agrega para formar protofibrillas que finalmente darán lugar a los LB. La acumulación intracelular de proteínas anormales da lugar al concepto de proteinopatías. Se cree que estas proteínas anómalas son capaces de propagarse entre células. Varios mecanismos moleculares se han propuesto para la transmisión de α-sinucleína, en este caso estudiamos la proteína priónica celular (PrPc) como posible receptor de α-sinucleína.
PrPc es conocida por su participación en las enfermedades priónicas en su forma patológica, llamada PrPsc. Esta forma PrPsc se agrega y forma placas en el cerebro. Se ha demostrado que la PrPc es capaz de unirse a péptidos amiloides como los oligómeros β-amiloides que se encuentran en la enfermedad de Alzheimer. En esta tesis estudiamos el transporte de α-sinucleína según la dosis genética de PrPc. Después de realizar inoculaciones intracraneales con protofibrillas de α-sinucleína en animales con distintas dosis génica de PrPc, se observa que los animales sobreexpresantes de la PrPc presentan más agregados de α-sinucleína fosforilada que los animales deficientes de PrPc. Además, también identificamos la región de unión entre PrPc y α-sinucleína. Gracias a las construcciones delecionadas de PrPc detectamos que la región del dominio central cargada es esencial para la unión con α-sinucleína.
Además, en esta tesis hemos analizado los niveles de Reelina en distintas enfermedades neurodegenerativas. Reelina es una proteína secretable implicada en el neurodesarrollo. En el adulto, Reelina está involucrada en la plasticidad sináptica, aprendizaje y memoria. Se ha detectado que niveles bajos de Reelina da lugar a fallos en la sinapsis y neurodegeneración. Anteriormente, los niveles de Reelina se han analizado en muestras humanas, sobretodo, en la enfermedad de Alzheimer dando lugar a resultados contradictorios. En el presente estudio, determinamos los cambios del mRNA y proteicos de Reelina en la enfermedad de Alzheimer, la demencia por cuerpos de Lewy, la enfermedad de Parkinson y en la enfermedad Creutzfeldt-Jakob (CJD) esporádica. Mientras los niveles proteicos de Reelina descienden en la enfermedad de Alzheimer y en la demencia por cuerpos de Lewy, en la enfermedad de Parkinson se mantienen. Por otro lado, detectamos que los niveles de Reelina en CJD aumentan, sobretodo en los casos tipo 1. Animales sobreexpresantes de PrPc humana inoculados con extracto cerebral de CJD también presentan un aumento de sus niveles de Reelina. In vitro, se observa que la expresión de Reelina aumenta en presencia del prion sintético que imita la secuencia central de la PrPc humana. Además, el aumento de Reelina es dependiente de las especies reactivas de oxígeno (ROS), mediante el uso de inhibidores de ROS detectamos como los niveles de Reelina se mantienen.<br>Many neurodegenerative diseases are characterized by the loss of neurons and intracellular accumulation of abnormal proteins, with the formation of inclusion bodies. Parkinson’s disease (PD) is the second most common form of neurodegenerative diseases. PD shows an abnormal accumulation of α-synuclein aggregates in neurons, called Lewy bodies (LB). Several groups have reported that abnormal form of α-synuclein can propagate through the cells and, consequently, form inclusions. Thus, it has been suggested different molecular mechanisms involved in α-synuclein propagation.
It has been reported that cellular prion protein (PrPc) is a receptor of β-amyloid. In this study, we analyse whether the PrPc is a receptor for α-synuclein. Animals with different PrPc expression were intracranially injected with α-synuclein protofibrils. We observe that PrPc expression is not mandatory for α-synuclein propagation, but PrPc-overexpressing mice show more aggregates than in PrPc absence. Moreover, charge cluster domain of PrPc is essential for α-synuclein binding.
In addition, we study Reelin levels in different neurodegenerative diseases. Reelin is a glycoprotein that is crucial for the correct cytoarchitectonic organization of the developing Central Nervous System. Decreased levels of Reelin lead to synaptic dysfunction or neurodegeneration. In the present study, we analyse the changes in Reelin and Reln mRNA in Alzheimer’s disease, Dementia with Lewy Bodies (DLB), Parkinson´s disease (PD) and sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD). Meanwhile, inmunoblot results indicate decreased levels of Reelin in AD and DLB, PD do not show changes. In contrast, it has been detected an increase in sCJD(I). Reelin increased levels depends on reactive oxygen species (ROS). Using inhibitors of ROS production, as DPI and NAC, Reelin levels are maintained.
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Peoc'h, Katell. "La protéine << prion-like >> Doppel humaine : caractérisation et relation avec la protéine prion." Paris 5, 2003. http://www.theses.fr/2003PA05N096.
Full textAbstract:
Les prions sont des agents infectieux constitués de Prp sc isoforme modifiée de la protéine prion (PrP c), codée par PRNP. La protéine Doppel (Dpl) est codée par le gène PRND adjacent à PNRP. Quatre polymorphismes de PRND sont observés chez l'homme ; aucun n'influence la suceptibilité aux maladies à prions. L'expression de prnd reste inchangée après infection. La surexpression de Dpl ne module pas l'accumulation de PrPsc et l'expression cérébrale de Dpl n'est pas modifiée chez des patients atteints de maladie de Creutzfeld-Jakob. Dpl est retrouvée dans les cellules de Sertoli, le liquide séminal et sur la flagelle des spermatozoides.<br>Prion are infectious agents accumulating in the central nervous system, constituted of PrPsc the modified isoform of the prion protein (PrPc), encoded by the PRNP gene. The Doppel protein (Dpl) is encoded by the PRND gene nearby PRNP. Four Polymorphisms of PRND are observed in human ; none of them modify the susceptibility to prion diseases. Prnd expression remains unchanged after infection in neuroblastoma cells. Dpl surexpression do not change the PrPsc accumulation in these cells and the cerebral accumulation of Dpl is not modified in patients with Cretzfeld-Jakob disease. Dpl in humans is so expressed both on germinal and somatic cells in the male genital tract, suggesting its implication in fertility. Sperm cells could make a good tool to investigate the interaction between Dpl and PrP wich are both. .
5
Peyrin, Jean-Michel. "Implication des cellules microgliales dans la neuropathologie des maladies à prions." Paris 5, 1998. http://www.theses.fr/1998PA05P226.
Full text
6
Bariar, Bhawana. "Effects of the components of the Get pathway on prion propagation." Thesis, Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2007. http://hdl.handle.net/1853/26659.
Full textAbstract:
Thesis (M. S.)--Biology, Georgia Institute of Technology, 2008.<br>Committee Chair: Chernoff,Yury; Committee Member: Cairney,John; Committee Member: Choi,Jung; Committee Member: Doyle,Donald; Committee Member: Lobachev,Kirill. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.
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Bamia, Aline. "Identification de nouvelles molécules anti-prions et caractérisation de leurs modes d'action." Thesis, Brest, 2019. http://www.theses.fr/2019BRES0047.
Full textAbstract:
Le prion est un agent pathogène infectieux de nature protéique responsable de maladies neurodégénératives à la fois chez l’homme et les animaux. Le prion est responsable de la tremblante chez le mouton et la chèvre et de la maladie de Creutzfeldt-Jakob chez l’homme. Les maladies à prions sont fatales et il n’existe aucun traitement efficace de nos jours. C’est la raison pour laquelle dans mon laboratoire nous nous intéressons à l’identification de nouvelles molécules antiprions.La flunarizine a été identifiée comme étant active contre les prions [PSI+] et [URE3] de levure et contre PrPSc de mammifères in vitro, ex vivo et in vivo. L’efficacité de la flunarizine contre les prions sur tous ces modèles fait d’elle une bonne molécule candidate contre les maladies à prions. Une étude des relations structure-activité (RSA) autour de la flunarizine a été effectuée sur 47, dont 31 étaient actives contre PrPSc in vitro.Une étude des relations structure-activité (RSA) autour de la flunarizine a été effectuée sur 47, dont 31 étaient actives contre PrPSc in vitro. Six des molécules les plus actives en culture organotypique ont aussi montré leur efficacité contre PrPSc. L’effet de la flunarizine et de ses analogues contre le prion PrPSc ne dépendait pas de leurs modes d’actions connus.Les molécules les plus actives contre PrPSc inhibent la PFAR (protein folding activity of ribosome) une activité chaperon de protéines qui est impliquée dans la propagation du prion de levure [PSI+]. L’efficacité de ces molécules contre les prions fait d’elles de bons candidats pour un repositionnement thérapeutique pour les maladies à prions. Par ailleurs, nos travaux suggèrent que la PFAR pourrait être utilisée comme cible thérapeutique pour les maladies à prions<br>Prion is infectious protein responsible of neurodegenerative diseases in human and animal. Scrapie in goat and sheep and Creutzfeldt-Jakob disease in human are prion-related diseases. Prion diseases are fatal and to date there is no efficient treatment against these troubles. This is why in our lab we focus on identification of new compounds efficient against prions. Flunarizine was identified as new anti-prion compound efficient against yeast prion [PSI+] and [URE3], and against mammalian prion PrPSc in vitro, ex vivo and in vivo. Flunarizine may be good drug candidate against prion diseases due to its anti-prion potential in different model. Structure-activity relationship (SAR) around flunarizine hightlights 31 compounds out of 47 which inhibit prion PrPSc propagation in vitro. Six of most efficient compounds cleared prion PrPSc in organotypic slice culture. There were no relationship between flunarizine and related compound activities against prion PrPSc and their known mode of action. The most potent compounds against PrPSc inhibit PFAR (protein folding activity of ribosome). PFAR is a protein chaperon activity which is involved in yeast prion [PSI+] propagation. Many tested compounds are good candidates for drugs repurposing against prion diseases because of their important activity against PrPSc prion.Inhibition of PFAR by all the hightly effective flunarizine related compounds, suggest that PFAR may be consider as cellular target for prion related-diseases treatment
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Krejciova, Zuzana. "Exposure and response of human non-neuronal cells to prions in vitro." Thesis, University of Edinburgh, 2012. http://hdl.handle.net/1842/8186.
Full textAbstract:
Despite intensive research, the cellular and molecular mechanisms involved in human cellular susceptibility to prion infection remain poorly defined, in part due to the continuing lack of cultured human cells that are susceptible to infection with human prions. Such culture models would present distinct advantages including speed and expense compared with animal models, and would provide systems in which to investigate the interaction between PrPC and PrPSc, the basis of cellular susceptibility, the nature of the species barrier and the mechanism of prion propagation in situ. This study sought to examine whether non-neuronal cells might provide opportunities to establish human cell lines replicating human prions. A human follicular dendritic cell-like cell line (termed HK) was obtained, further characterised and then tested for its ability to support human prion replication. The mechanisms of internalisation, intracellular trafficking and the eventual fate of exogenous PrPSc taken up by these cells were also examined. This thesis similarly examined the cellular response of human embryonic stem cells (hESC) to acute exposure to human and animal prions. PrPC was found to be abundantly expressed by HK cells and HK cell extracts were found to support conversion to PrPSc in a cell-free conversion assay. However, HK cells exposed to infectious brain homogenates failed to accumulate PrPSc or become infected in vitro. Exposed HK and hESC did display a readily detectable, time dependent uptake of PrPSc from medium spiked with prion-infected brain homogenates that was independent of the species, disease phenotype and PRNP codon 129 genotype of the human source and the recipient cells. The exposed cells showed intensely labelled intracellular accumulations of PrPSc with coarse granular morphology, largely in the juxtanuclear region of cytoplasm. However, when the brain-spiked medium was withdrawn and cells were given control medium, the intensity and extent of PrPSc immunostaining rapidly diminished. Co-localisation studies implicated caveolae-mediated endocytic uptake of exogenous PrPSc, apparently preceding uptake via clathrin coated pits in HK cells. Evidence suggesting that the endosomal recycling compartment and lysosomes are involved in intracellular trafficking and degradation of exogenous PrPSc was also found. Understanding the cell biology of these processes may help to explain why the majority of cultured cells are refractory to prion infection in vitro. Internalization of misfolded PrP and its subsequent degradation in the lysosomal compartment might function as a self-protective cellular mechanism, serving to eliminate non-native, presumably dysfunctional and potentially dangerous PrP conformers, whether generated endogenously or acquired through exposure to exogenous prion infectivity.
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Heiseke, Andreas. "Prions and autophagy: Effect of lithium on prion infection and role of basal autophagy in primary prion infection." kostenfrei, 2010. https://mediatum2.ub.tum.de/node?id=818228.
Full text
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Chu, Clement SM. "Towards the structure of yeast prions." Diss., Search in ProQuest Dissertations & Theses. UC Only, 2009. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3390039.
Full text
11
Ragagnin, Audrey. "Mort neuronale et maladies à prions." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAJ094/document.
Full textAbstract:
La conversion conformationnelle de la protéine prion cellulaire PrPC neuroprotectrice en protéine prion PrPSc infectieuse et pathogène caractérise les maladies à prions. Dans le cerveau infecté par les prions, la perte de PrPC, le gain de PrPSc neurotoxique et l’inflammation concourent à la mort neuronale par des mécanismes encore mal connus.Ces travaux valident les cultures organotypiques de cervelet de souris comme système expérimental ex vivo favorable à l’étude de ces mécanismes et montrent que l’absence de PrPC aussi bien que PrPSc activent des mécanismes apoptotiques et autophagiques qui conduisent à la mort des cellules de Purkinje du cervelet. Une deuxième étude in situ chez la souris montre que la compartimentation anatomo-fonctionnelle du cervelet est un paramètre endogène de la pathogenèse des prions de tremblante 22L. Une troisième série d’expériences in situ montre que les prions provoquent l’augmentation du récepteur TNFR1 de la cytokine pro-inflammatoire TNF-α à la membrane des astrocytes enveloppant les synapses excitatrices des cellules de Purkinje dans le cortex cérébelleux de souris infectées. Ceci implique une composante astrocytaire dans la réaction des complexes synaptiques aux prions<br>The conversion of the protective cellular prion protein PrPC into an infectious, neurotoxic conformer PrPSc is a feature of prion diseases. In the prion-diseased brain, the loss of PrPC, the production of pathogenic PrPSc and inflammation contribute to neuronal death by still unknown mechanisms.The present results validate cerebellar organotypic cultures as a valuable experimental system to study ex vivo these mechanisms and provide insight into the apoptotic and autophagic processes activated by the absence of PrPC in Prnp-deficient mice and by PrPSc prions and lead to the death of the cerebellar Purkinje cells. A second line of research in situ showed that the anatomo-functional compartmentation of the mouse cerebellum is an endogenous parameter of the pathogenesis of the 22L scrapie prions. Finally, another in situ approach revealed that prions increase the levels of TNFR1, a receptor for the pro-inflammatory cytokine TNF-α at the membrane of the astrocytes enveloping Purkinje cell excitatory synapses in the cerebellar cortex of infected mice. This implies that the response of synaptic complexes to prions involves a glial component
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Gierusz, Leszek A. "Folding and fibril formation of prions." Thesis, University of Warwick, 2012. http://wrap.warwick.ac.uk/56927/.
Full textAbstract:
Prions diseases are a group of fatal neurodegenerative disorders called the transmissible spongiform encephalopathies (TSEs), which include bovine spongiform encephalopathy in cattle, scrapie in sheep and Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) in humans. TSEs are associated with the conversion of normal cellular form of the prion protein (PrPC) to an altered pathological form (PrPSc). An important phenomenon known as the species barrier affects prion transmission, resulting in longer incubation time and lower incidence of disease upon transfer between species. Another feature of prion diseases is diseasemodulating polymorphisms in PrP sequence which can alter individual‟s susceptibility to infection. This thesis investigates two properties of PrP that may elucidate the mechanisms underlying both species barrier and disease resistance; (i) effect of diseasemodulating mutations on folding kinetics of PrP and (ii) impact of diseasemodulating mutations on formation of PrP fibrils. Equilibrium and kinetic folding studies demonstrate that the folding pathway of PrP is affected by mutation Q167R which confers disease resistance, and mutations S170N, N174T and S170N/N174T characteristic for Chronic Wasting Disease in cervids, which are known to increase disease susceptibility. The destabilising effect of Q167R mutation previously observed via equilibrium folding studies was confirmed through direct kinetic observations. Subsequent fibrilisation experiments suggested a possible link between the stability of mouse prion protein and its propensity to form fibrils, elucidating a potential mechanism of increased disease resistance conferred by Q167R mutation. Equilibrium folding studies of S170N, N174T and S170N/N174T revealed a surprising correlation between the structural effects of these mutations and fibrilisation propensity. Based on these findings, a disease resistance mechanism centred on decreased formation of neurotoxic particles in the organism as well as diminished ability of infectious oligomers from both inside and outside to propagate oligomerisation of PrP has been proposed.
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Toupet, Karine. "Stratégies thérapeutiques des maladies à prions." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20128.
Full textAbstract:
Les maladies à prions sont des maladies neurodégénératives qui touchent l'homme et l'animal, et dont l'issue est fatale. Ces maladies sont provoquées par l'accumulation dans le cerveau de la PrPSc, l'isoforme mal repliée de la protéine prion cellulaire. L'apparition de nouveaux risques de transmission de ces maladies et l'absence de traitement efficace, nous ont incité à explorer de nouvelles stratégies et cibles thérapeutiques. Nous avons développé deux approches thérapeutiques innovantes. La première à consister à rechercher des molécules capables de piéger les formes préamyloïdes de la PrPSc (dimères et trimères), décrites comme éléments essentiels du cycle de réplication des prions. Une technique de criblage de drogues in silico et in cellulo nous a permis de mettre en évidence des composés thiényl pyrimidiques et thiényl azines capables d'oligomériser spécifiquement la PrPSc. Ces oligomères de PrPSc réduisent l'infectiosité des prions in vivo, soulignant le potentiel thérapeutique de ces composés. Notre deuxième stratégie est une stratégie de thérapie génique utilisant les propriétés dominantes négatives de certains polymorphismes de la protéine prion, comme les mutants Q218K et Q167R. Notre objectif a été d'évaluer le potentiel thérapeutique de vecteurs lentiviraux portant les mutants PrPQ218K et PrPQ167R, chez des souris au stade tardif de la maladie. Nous avons réussi à prolonger significativement la durée de vie des souris de 20% grâce à 2 injections chroniques de vecteurs lentiviraux portant le mutant PrPQ167R. Nos résultats ouvre la voie sur de nouvelles perspespectives thérapeutiques pour les maladies à prions et autres maladies neurodégénératives<br>Prion diseases are fatal neurodegenerative disorders that affect both humans and animals. These diseases are induced by the accumulation in the brain of the misfolded isoform of the normal cellular prion protein: PrPSc. The emergence of new risks of transmission for these diseases and the lack of efficient treatments, prompt us to search for new therapeutic strategies and targets. We developed two innovative therapeutic approaches. The first one consisted in searching for molecules able to trap preamyloid forms of PrPSc (dimers and trimers), known as key elements in the replication cycle of prions. A drugs screening approach, in silico and in cellulo, allowed us to discover thienyl pyrimidine and thienyl azine compounds able to specifically oligomerize PrPSc molecules. These PrPSc oligomers decrease prions infectivity in vivo, highlighting the therapeutic potential of these compounds. Our second strategie is a gene therapy approach using the dominant negative properties of certain polymorphisms of the prion protein, such as the Q218K and Q167R mutants. Our objective was to evaluate the therapeutic potential of lentiviral vectors carrying the PrPQ218K and PrPQ167R mutants, in mice, at the terminal stage of the disease. We succeeded in significantly prolonging the survival time of mice of 20%, with two intracerebrally chronic injections of lentiviral vectors carrying the PrPQ167R mutant. All our results not only open the way for new therapeutic strategies against prion diseases but also will benefit for therapies of other neurodegenerative disorders
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Ekwa, Robert. "Les maladies à prions : problèmes épistémologiques." Paris 1, 2012. http://docelec.u-bordeaux.fr/login?url=http://www.harmatheque.com/ebook/les-maladies-a-prions--problemes-epistemologiques--volume-2--vache-folle-et-raisonnements-causals-41085.
Full textAbstract:
Entrée en Europe au XVIIIe siècle, portant des noms différents attachés au contexte de lecture de ses symptômes, la tremblante resta longtemps un mystère. Dès le milieu des années 1960 sous l'impulsion de Carleton Gadjusek, l'analogie étiologique et pathologique entre cette neuropathologie animale et la maladie du kuru aujourd'hui disparue, permit de tester la transmissibilité de plusieurs maladies neuropsychiatriques et d'établir un groupe de maladies nommées Encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles. Dès 1982, grâce à Stanley Prusiner, les outils conceptuels et techniques de la biologie moléculaire ont élucidé l'énigme de la tremblante, établi la protéine prion dans un statut d'agent causal de toutes les maladies neurodégénératives transmissibles humaines et animales. Puis, apparue au Royaume-Uni en 1985, l'ESB a étendu cet ensemble. L'analogie entre cette maladie bovine et la tremblante a conduit à inférer de l'innocuité de la tremblante à l'innocuité de l’ESB pour la santé humaine. L'étude menée introduit dans une trame philosophique la réflexion scientifique sur la difficulté de la biologie et de la médecine des maladies à prions, qui s'est constituée avec les inférences sur l'ESB, difficulté dont le résultat fut l'émergence d'un nouveau variant de la MC1. Cette étude prolonge les activités scientifiques de la biologie moléculaire. Des neurosciences fondamentale et clinique des troubles neurodégénératifs, sur la signification des inférences, de la causalité biologique, du temps réel de l'action causale, de l'analogie dans le raisonnement causal. Elle jette la lumière sur la nature des causes biologiques, ouvre la voie à une biologie moléculaire du futur.
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Chen, Buxin. "Prion species barrier at the short phylogenetic distances in the yeast model." Diss., Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/29762.
Full textAbstract:
Thesis (Ph.D)--Biology, Georgia Institute of Technology, 2009.<br>Committee Chair: Chernoff, Yury; Committee Member: Bommarius, Andreas; Committee Member: Doyle, Donald; Committee Member: Lobachev, Kirill; Committee Member: Yi, Soojin. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.
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Grégoire, Sylvie. "Etude de la réponse immune contre la protéine du prion : perspectives thérapeutiques." Paris 5, 2004. http://www.theses.fr/2004PA05N081.
Full textAbstract:
Des données récentes montrent qu'une rréponse immune, active ou passive, dirigée contre la protéine prion (PrP) retarde la progression de la tremblante chez des souris infectées. La vaccination active contre les maladies à prions se heurte cependant à une difficulté majeure, à savoir que la PrPqui est tenuepour l'élément pathogène essentiel de ces affectations, est perçue par le système immunitairecomme un composant du soi. L' objectif de ce travail de thèse se résume en trois points : évaluer précisément l'étndue de la tolérance du système immunitaire à l' égard de la PrP, chercher les moyens de la surmonter, notemment grâce à l'utilisation de peptides de synthèse, et commencer à valider la démarche vaccinale dans un modèle de tremblante expérimentale murine<br>TSE are lethal neurodégénérative disorders. Some works showed that we could generate a relative immunity response against prion protein (PrP), the major or unique cause of the disease. This work permit to highlight immun peptides from the PrP. First, three peptides were identified, in PrP KO mice, for their capacité to induce T p143-172, p158--187 and B p98-127 immun responses. Second, these peptides were tested with the same immun protocol in PrP+ mice, but none gave a delectable immun response. Yet, a response could be obtained with these peptides by immunization with oligo-CpG. Finally, peptide p158-187 was validated for its immunprotective capacity during the lymphoinvasion phase, in mouse experimental scrapie. But some evidences of brain infiltrats could let think of a possible autoimmun reaction
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Wang, Weiqiang. "Prion inspired nanomaterials and their biomedical applications." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2020. http://hdl.handle.net/10803/670982.
Full textAbstract:
Els amiloides presenten una estructura fibril·lar molt ordenada. Molts d’aquests conjunts de proteïnes apareixen associats a malalties humanes. No obstant això, es pot aprofitar la naturalesa controlable, estable, ajustable i robusta de les fibres amiloides per crear nanomaterials amb una àmplia gamma d’aplicacions.
Els prions funcionals constitueixen una classe particular d’amiloides. Aquestes proteïnes transmissibles presenten una arquitectura modular, amb un domini prió desordenat responsable del assemblatge i d’un o més dominis globulars que proporcionen l’activitat. És important destacar que la proteïna globular original es pot substituir per qualsevol proteïna d’interès, sense comprometre el potencial de fibril·lació. Aquestes fusions genètiques formen fibres en les quals el domini global roman plegat, formant nanoestructures funcionals. Tot i això, en molts casos, els impediments estèrics poden restringir l’activitat d’aquestes fibres. Aquesta limitació es pot solucionar disseccionant els dominis priònics en seqüències més curtes que mantenen les seves propietats d’auto-assemblatge alhora que permeten un millor accés a la proteïna en estat fibril·lar.
En aquesta tesi doctoral, vam aprofitar el “soft amyloid core” (SAC) del prió de llevat Sup35p com una unitat de muntatge modular, que recapitula la propensió a l’agregació del domini priònic complet. Vam fusionar el SAC amb diferents proteïnes globulars d’interès que difereixen en la conformació i la mida, creant un mètode genètic general i senzill per generar nanofibres dotades de les funcionalitats desitjades. El modelatge computacional ens va permetre conèixer la relació entre la mida dels dominis globulars i la longitud del enllaç que els connecta al SAC, proporcionant les bases per al disseny de nanomaterials amb diferents propietats mesoscòpiques, ja siguin nanofibres o nanopartícules. Sobre aquesta base, hem dissenyat i produït, per primera vegada, nanopartícules amiloides esfèriques altament actives, no tòxiques, de mida definida, i s’han produït nanoestructures bifuncionals amb aplicació en el subministrament específic de fàrmacs. Les lliçons apreses en aquests exercicis van donar lloc a la construcció d’una nanofibrilla similar a un anticòs biespecífic amb potencial per la immunoteràpia.
En resum, els nanomaterials funcionals de tipus priònic descrits aquí aprofiten l’enfocament de la fusió genètica per crear un nou conjunt d’estructures amb aplicacions en biomedicina i biotecnologia.<br>Los amiloides muestran una estructura fibrilar altamente ordenada. Muchos de estos ensamblajes aparecen asociados a enfermedades humanas. No obstante, la naturaleza controlable, estable, modulable y robusta de las fibras amiloides se puede emplear para construir nanomateriales notables con una amplia gama de aplicaciones.
Los priones funcionales constituyen una clase particular de amiloides. Estas proteínas transmisibles exhiben una arquitectura modular, con un dominio priónico desordenado responsable del ensamblaje y uno o más dominios globulares que dan cuenta de la actividad. Cabe destacar que la proteína globular original se puede reemplazar con cualquier proteína de interés sin comprometer el potencial de fibrilación. Estas fusiones genéticas forman fibrillas en las que el dominio globular permanece plegado, lo que genera nanoestructuras funcionales. Sin embargo, en muchos casos, el impedimento estérico restringe la actividad de estas fibrillas. Esta limitación puede resolverse diseccionando los dominios de priones en secuencias más cortas que mantengan sus propiedades de autoensamblado mientras permiten un mejor acceso a la proteína en el estado fibrilar.
En esta tesis doctoral, exploramos el "soft amyloid core" (SAC) del prion de levadura Sup35p como una unidad modular de autoensamblaje, que recapitula la propensión a la agregación del dominio priónico completo. Fusionamos el SAC con diferentes proteínas globulares de interés que difieren en conformación y tamaños, creando un enfoque genético general y directo para generar nanofibrillas dotadas de las funcionalidades deseadas. El modelado computacional nos permitió obtener información sobre la relación entre el tamaño de los dominios globulares y la longitud del conector que los une con el SAC, proporcionando la base para el diseño de nanomateriales con diferentes propiedades mesoscópicas, ya sean nanofibrillas o nanopartículas. Sobre esta base, diseñamos y producimos, por primera vez, nanopartículas amiloides esféricas, altamente activas, no tóxicas, de tamaño definido, y diseñamos nanoestructuras bifuncionales con aplicación en la administración dirigida de fármacos. Las lecciones aprendidas en estos ejercicios permitieron la construcción de una nanofibrilla similar a un anticuerpo biespecífico con potencial para su uso en inmunoterapia.
En resumen, los nanomateriales funcionales similares a los priones descritos aquí aprovechan la metodología de fusión genética para generar un nuevo conjunto de estructuras con aplicación en biomedicina y biotecnología.<br>Amyloids display a highly ordered fibrillar structure. Many of these assemblies appear associated with human disease. However, the controllable, stable, tunable, and robust nature of amyloid fibrils can be exploited to build up remarkable nanomaterials with a wide range of applications.
Functional prions constitute a particular class of amyloids. These transmissible proteins exhibit a modular architecture, with a disordered prion domain responsible for the assembly and one or more globular domains that account for the activity. Importantly, the original globular protein can be replaced with any protein of interest, without compromising the fibrillation potential. These genetic fusions form fibrils in which the globular domain remains folded, rendering functional nanostructures. However, in many cases, steric hindrance restricts the activity of these fibrils. This limitation can be solved by dissecting prion domains into shorter sequences that keep their self-assembling properties while allowing better access to the protein in the fibrillar state.
In this PhD thesis, we exploited the "soft amyloid core (SAC)" of the Sup35p yeast prion as a modular self-assembling unit, which recapitulates the aggregation propensity of the complete prion domain. We fused the SAC to different globular proteins of interest differing in conformation and sizes, building up a general and straightforward genetic approach to generate nanofibrils endowed with desired functionalities. Computational modeling allowed us to gain insights into the relationship between the size of the globular domains and the length of the linker that connects them to the SAC, providing the basis for the design of nanomaterials with different mesoscopic properties, either nanofibrils or nanoparticles. On this basis, we designed and produced, for the first time, highly active, non-toxic, spherical amyloid nanoparticles of defined size and engineered bifunctional nanostructures with application in targeted drug delivery. The lessons learned in these exercises resulted in the construction of a bispecific antibody-like nanofibril, showing potential in immunotherapy. In summary, the prion-like functional nanomaterials described here take profit of the genetic fusion approach to render a novel set of structures with application in biomedicine and biotechnology.
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Boudet-Devaud, François. "La protéine prion cellulaire : un relai de neurotoxicité commun aux protéines amyloïdes et aux nanoparticules Protective role of cellular prion protein against TNFα-mediated inlammation through TACE α-secretase PrPSc-induced PDK1 overactivation promotes the production of seedable Amyloid-β peptides in prion diseases Corruption of cellular prion protein signaling by titanium dioxide or carbon black nanoparticles promotes the accumulation of amyloid-β peptides". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCB127.
Full textAbstract:
La protéine prion cellulaire (PrPC) est une protéine majoritairement exprimée à la surface des neurones, dont la conversion transconformationnelle en prion pathogène PrPSc, est à l'origine des maladies à prions. Il est clairement établi que la neurodégénérescence induite par la PrPSc dépend de l'expression de la PrPC dans les neurones et résulte d'une déviation de la/des fonction(s) de la PrPC par la PrPSc. Identifier le rôle de la PrPC est donc un pré-requis pour aborder les mécanismes de neurodégénérescence dans les maladies à prions. Une partie de mes travaux de thèse a permis de montrer que la PrPC exerce un rôle cytoprotecteur vis-à-vis de la cytokine inflammatoire TNFalpha. L'extinction de la PrPC dans les neurones (neurones PrPnull) rend ces cellules hypersensibles au TNFalpha en raison de l'accumulation membranaire des récepteurs au TNFalpha (TNFR). Mes travaux démontrent que la perte de la fonction régulatrice de la PrPC sur l'agrégation et la signalisation des intégrines bêta 1 dans les neurones PrPnull provoque la suractivation de la kinase PDK1, l'internalisation subséquente de l'alpha-sécrétase TACE, et un découplage de TACE vis-à-vis de l'un de ses substrats, TNFR. Étant donné la proximité phénotypique entre les neurones PrPnull (Ezpeleta et al. 2017) et les neurones infectés par la PrPSc (Pietri et al. 2013 ; Alleaume-Butaux et al. 2015), mes travaux plaident en faveur d'une perte de fonction cytoprotectrice de la PrPC dans les maladies à prions. Concernant l'infection à prions, mes travaux montrent que TACE internalisée en réponse à la suractivation de PDK1 est découplée d'un autre substrat, la protéine précurseur des peptides amyloïdes (APP), ce qui mène à l'accumulation des peptides neurotoxiques Abêta 40 et Abêta 42 caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. Dans un contexte « infection à prions », les peptides Abêta 40/42 sont présents majoritairement sous une forme monomérique, et de façon plus discrète sous forme trimérique et tétramérique. Par des approches in vitro et in vivo, nous montrons que les peptides Abêta générés par les cellules infectées par les prions ne modifient ni la réplication ni l'infectiosité des prions. Néanmoins, nous démontrons que les formes oligomérisées d'Abêta sont capables de se déposer sous forme de plaques amyloïdes dans le cerveau des souris transgéniques APP23 infectées par les prions. Dans ces souris, les dépôts d'Abêta accélèrent la pathogenèse des prions. Le dernier axe de mon travail de thèse concerne les nanoparticules, des matériaux de taille nanométrique couramment utilisés dans de nombreux produits et procédés industriels. Mes travaux mettent en évidence que, à l'instar de la PrPSc et d'Abêta, des assemblages de nanoparticules de dioxyde de titane ou de noir de carbone se lient à la PrPC exprimée à la surface des neurones et dévient sa fonction de signalisation. Cette interaction PrPC/nanoparticules provoque, entre autres, la suractivation de PDK1, l'internalisation de TACE, et l'accumulation membranaire de TNFR. Les cellules neuronales exposées aux nanoparticules deviennent alors hypersensibles au stress inflammatoire TNFalpha. Le découplage de TACE à APP induit par les nanoparticules augmente aussi la production de peptides Abêta par les neurones. Même si aucune donnée épidémiologique n'associe une exposition aux nanoparticules à la maladie d'Alzheimer, mes travaux suggèrent une implication causale des nanoparticules dans l'initiation voire l'amplification de cette maladie<br>The cellular prion protein (PrPC) is a protein mostly expressed at the plasma membrane of neurons. Its transconformation into the pathogenic prion PrPSc is at the root of prion diseases. It is clearly established that the PrPSc-induced neurodegeneration depends on the expression of PrPC in neurons and results from the corruption of PrPC function(s) by PrPSc. Unravelling the role of PrPC is thus a prerequisite to grasp neurodegeneration mechanisms in prion diseases. Part of my work shows that PrPC exerts a cytoprotective function against TNFalpha inflammatory cytokine. PrPC silencing in neurons (PrPnull-neurons) renders these cells highly sensitive to TNFalpha due to surface accumulation of TNFalpha receptor (TNFR). My work demonstrates that the loss of PrPC regulatory function on the clustering and signaling downstream of bêta 1 integrins in PrPnull neurons provokes the overactivation of the kinase PDK1, subsequent internalization of TACE alpha-secretase, and uncoupling of TACE from TNFR substrate. Because of the phenotypic proximity between PrPnull neurons (Ezpeleta et al. 2017) and PrPSc-infected neurons (Pietri et al. 2013; Alleaume-Butaux et al. 2015), my work supports the view of a loss of PrPC protective function in prion diseases. As concerns prion infection, my work shows that after PDK1 overactivation, internalized TACE is uncoupled from another substrate, the amyloid peptides precursor protein (APP), leading to the accumulation of neurotoxic peptides Abêta 40 and Abêta 42, hallmarks of Alzheimer's disease. Within a prion infectious context, Abêta 40/42 peptides are predominantly present as monomers, and to a lesser extent, as trimers and tetramers. By combining in vitro and in vivo approaches, we show that Abêta peptides produced by infected neurons do not alter replication nor the infectivity of prions. Nevertheless, we demonstrate that oligomerized Abêta is able to form amyloid plaques in the brain of transgenic APP23 mice infected by prions. In these mice, Abêta deposits accelerate prion pathogenesis. The last axis of my work deals with nanoparticles, that is, nanometric materials commonly found in manufactured products and industrial processes. My work shows that, as PrPSc and Abêta, titanium dioxide or carbon black assemblies interact with PrPC at the surface of neurons and deviate its signaling function, which leads, inter alia, to PDK1 overactivation, TACE internalization, TNFR accumulation at the plasma membrane, and neuronal cells hypersensitivity to TNFalpha inflammatory stress. We also found that nanoparticle-induced TACE uncoupling from APP increases Abêta peptide production by neurons. Even if no epidemiological study has demonstrated to date a link between nanoparticle exposure and Alzheimer's disease, my work suggests an causal implication of nanoparticles in the initiation or amplification of this disease
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Robinson, Philip John. "The folding, misfolding and aggregation of prions." Thesis, University of Warwick, 2009. http://wrap.warwick.ac.uk/2792/.
Full textAbstract:
Prion diseases are a group of fatal neurodegenerative disorders that include Creutzfeldt-Jakob Disease (CJD), Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE) and scrapie, which are all associated with the misfolding of the cellular form of the prion protein, PrPC, into the disease associated isoform, PrPSc. This thesis investigates two properties of PrP that may influence the misfolding process; (i) the normal folding mechanism of PrP and (ii) the interactions of PrP with lipid membranes. Firstly, equilibrium folding experiments investigate whether the folding pathway of PrP is influenced by a disease modulating mutation, Q167R, which confers disease resistance. The unfolding of PrPWt is compared to PrPQ167R by monitoring fluorescence and circular dichroism of folding sensitive tryptophan mutants. The results show that the mutation significantly destabilises the protein, which can be rationalised from high resolution structures of PrP. Furthermore, comparison of the folding of mouse and hamster PrP highlights dramatic differences between their folding pathways, which may contribute to the species barrier that is observed in prion disease transmission. The second part of the thesis studies the influence of membrane environments on prion conversion. Firstly, the interaction between PrP and lipid membranes composed of POPC (a zwitterionic phospholipid) and POPS (an anionic phospholipid), are investigated through fluorescence, circular dichroism and centrifugation binding assays. The results show that PrP interacts peripherally with POPC membranes, without significant changes in protein structure. In contrast, high affinity binding to POPS membranes, results in membrane penetration and an increase in β-sheet structure. Furthermore, cryo-electron microscopy reveals that the PrPmembrane interaction disrupts the native vesicle structure and results in the formation of membrane junctions. Finally the morphology and mechanism of growth of prion aggregates on supported lipid bilayers are studied through atomic force microscopy, which shows how the phospholipid content of membranes directs prions down alternative aggregation pathways.
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Gozalo, Claire. "Nouvelles approches thérapeutiques des maladies à prions." Paris 5, 2006. http://www.theses.fr/2006PA05P619.
Full textAbstract:
L’objectif de ce projet était de jeter les bases de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement des maladies à prions, à travers l’étude de molécules originales appartenant à deux classes de produits décrits aujourd’hui parmi les plus efficaces. Suite aux études d’efficacité réalisées en modèle cellulaire par comparaison avec la molécule de référence, le Pentosane Polysulfate, le CR36 a été sélectionné parmi les héparanes-mimétiques. Les profils très différents d’efficacité et de toxicité observés ensuite entre ces deux molécules dans plusieurs modèles animaux nous ont conduit à étudier leur mécanisme d’action et à proposer différentes hypothèses : leur degré de sulfatation jouerait ainsi un rôle central dans leur différence d'affinité pour la PrP et influerait également sur leur interaction avec les héparanes sulfates endogènes. Les porphyrines sélectionnées, quant à elles, n'ont permis d'obtenir qu'une diminution modérée d'accumulation splénique de PrPres. Leurs propriétés oxydatives ne semblent pas intervenir dans leur activité anti-prion et nos résultats favorisent plutôt l’hypothèse d’une intervention du métal coordinant en terme de structure et de capacité à déstabiliser les agrégats de PrPres<br>The purpose of this project was to map out new therapeutical approaches for the treatment of prion diseases through the study of original molecules belonging to two of the most efficient therapeutical classes described to date. Following efficacy studies on cellular models in comparison with Pentosan Polysulfate, the reference molecule, CR36 was selected within the heparan-mimetic class. The very different efficiency and toxicity profiles observed on various animal models led us to investigate on their respective mechanism of action and to propose different hypothesis : a central role in their affinity for PrP and in their interaction with endogenous heparan sulfates would therefore be played by the sulfation degree of these molecules. The selected porphyrins only induced a mild decrease of splenic PrPres after administration to mice. Their oxidative properties were not found to be involved in their anti-prion activity and our results favor the hypothesis of a structural and destabilizing role of the cooordinating metal for PrP aggregates
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Lenuzza, Natacha. "Modélisation de la réplications des Prions : Implication de la dépendance en taille des agrégats de PrP et de l'hétérogénéité des populations cellulaires." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453321.
Full textAbstract:
Les maladies à Prions sont des maladies neurodégénératives fatales, touchant l'homme et l'animal. Même si le risque de transmission de la maladie de la vache folle à l'homme semble maîtrisé, il persiste actuellement un risque de santé publique lié à la transmission iatrogène de cette forme, notamment par transfusion sanguine. Pour contrôler cette transmission, il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires de réplication et de dissémination des Prions. Ces mécanismes de réplication se produisent à des échelles de temps et de taille difficilement accessibles expérimentalement, et ont ainsi fait l'objet de nombreuses modélisations théoriques utiles pour aider à la compréhension des mécanismes. L'objectif de cette thèse est de compléter ces modèles mathématiques, afin d'étudier plus spécifiquement les conséquences dynamiques sur la réplication des Prions, des propriétés de réplication taille-dépendante d'une part, et de l'hétérogénéité des cellules impliquées dans la réplication d'autre part. Dans un premier temps, nous avons généralisé un modèle de polymérisation nucléée pour prendre en compte un taux d'élongation des fibrilles dépendant de leur taille. Nous avons principalement déduit de cette étude que la distribution en taille des agrégats semble une donnée expérimentale très informative sur les mécanismes élémentaires de réplication, au contraire du profil cinétique d'accumulation de la PrPres peu sensibles aux propriétés de réplication taille-dépendantes. Dans un second temps, après une caractérisation expérimentale de l'hétérogénéité cellulaire de réplication, nous avons intégré le mécanisme de réplication intracellulaire à un modèle multicellulaire par automate cellulaire continu stochastique. De manière appliquée, cette étude nous a permis d'identifier des étapes du processus de culture cellulaire critiques pour l'établissement d'une infection chronique, et nous a permis de proposer plusieurs protocoles pour augmenter la sensibilité des cultures cellulaires aux infections à Prions.
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Gougerot, Alexianne. "Physiopathologie et thérapeutique des prions humains : une approche cellulaire." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066087/document.
Full textAbstract:
Les maladies à prions sont des pathologies neurodégénératives d’évolution fatale, transmissibles, pour lesquelles aucun traitement efficace n’existe. Elles associent sur le plan neuropathologique une spongiose, une gliose astrocytaire, une perte neuronale, et une accumulation de la forme anormalement repliée (PrPsc) de la protéine prion cellulaire codée par l’hôte. Certaines formes de cette maladie sont associées à une tauopathie et présentent des lésions neuropathologiques similaires à celles retrouvées dans la maladie d’Alzheimer (MA).Nous avons utilisé un modèle de cultures primaires de neurones afin d’explorer d’une part la relation entre la protéine prion et la physiopathologie de la protéine tau, et d’étudier d’autre part la propagation de souches humaines et l’effet de composés anti-prions sur cette propagation. Nos résultats indiquent que l’hyperphosphorylation de tau en réponse à l’exposition de PrP recombinantes est mutation dépendante, conformation dépendante, partiellement dépendante de la PrPc et est médiée par la kinase PDK1. Nous avons aussi démontré pour la première fois que la propagation d’isolats humains de maladie de Creutzfeldt-Jakob est possible dans un modèle in vitro et permet une évaluation rapide de l’efficacité de composés anti-prions, confirmée in vivo. Ces travaux ont permis de mieux caractériser la relation protéine amyloïde-physiopathologie de tau, d’ouvrir des perspectives de recherche dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la MA, et d’apporter un modèle unique permettant d’évaluer rapidement les effets de molécules anti-prions vis-à-vis des souches les plus pertinentes, dans une stratégie de repositionnement thérapeutique<br>Prion diseases are fatal transmissible neurodegenerative disorders, with no effective treatment. Brain lesions include neuronal vacuolization, astrogliosis, neuronal loss and the accumulation of PrPSc, an abnormal isoform of the host-encoded cellular prion protein (PrPc). Some forms of prion diseases are associated with tau fibrillar pathology similar to that observed in Alzheimer’s disease except that Abeta peptides are replaced by PrPsc. Here we used a primary neuronal cultures to first explore the interplay between the formation of prion protein assemblies and the occurrence of tau pathology, and secondly to evaluate in vitro human strain propagation and the efficiency of some antiprion compounds towards human prions. We showed that tau hyperphosphorylation in response to recombinant PrPs exposition was mutation-dependent, conformation-dependent and varied with the PrPc expression level of exposed neurons. This effect was mediated by PDK1 kinase. We also demonstrated for the first time that human prion isolates could propagate in an in vitro model. This model was also useful to evaluate the efficacy of antiprion compounds that was further validated in vivo. Our results help us to better understand the amyloid protein-tau physiopathology interplay and provide a useful and unique tool for fast evaluation of therapeutic compounds active against human prion strains in a repositioning strategy in such rare but devastating diseases
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Benoist, Catherine. "Précautions à prendre en milieu hospitalier, face aux prions." Paris 5, 1996. http://www.theses.fr/1996PA05P161.
Full text
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Duarte, rodrigues Alysson. "Elaboration d'un dispositif de dépistage de maladies à prions." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2015. http://www.theses.fr/2015ENCM0007.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail de thèse vise à élaborer un dispositif de dépistage de maladies à prions à partir de la synthèse et greffage sur support de molécules actives vis-à-vis de la structure de la protéine prion pathogène (PrPSc). Dans les résultats antérieurs, l'équipe du Dr. Mike Robitzer a mis en évidence des molécules qui présentent une forte affinité vis-à-vis de la protéine prion pathologique. Les tests réalisés (du type Western-Blot) avec les homogénats de cerveaux contaminés avec le prion traités avec ces composés, montrent la formation d'oligomères (dimères et trimères) de la PrPSc uniquement avec les échantillons contaminés. L'identification de ces formes oligomériques caractérise l'échantillon comme étant contaminé. Les molécules synthétisées ouvrent les portes à une nouvelle famille de molécules avec une activité sélective confirmée avec la PrPSc.Parmi les molécules synthétisées par l'équipe du Dr. Mike Robitzer, une en particulier présente une affinité accentuée dans le processus d'oligomerisation de la protéine prion pathologique. Cette molécule, nommée MR100, porte deux fonctions du type 1,3,5-triazine-2,4-diamine couplées à un espaceur quaterthiophène et présente une forte activité d'oligomerization de la PrPSc.Les tests réalisés et le mécanisme d'action de cette molécule sont encore en début d'étude (en partenariat avec l'unité 710 d'INSERM et l'EFS) et pour cela, l'amélioration de la synthèse du MR100 et la synthèse de nouvelles molécules porteuses de fonctions chimiques différentes augmentant l'affinité avec la PrPSc ont été réalisée dans cette thèse doctorale.La synthèse du dispositif de dépistage de maladies à prion a été réalisée en deux étapes principales. La première était basée sur la synthèse de molécules actives et les tests in vitro pour l'induction de l'oligomérisation du prion pathogène.La deuxième étape a consisté à sélectionner et à greffer les meilleurs candidats sur des supports solides pour tester leur stabilité, réactivité et réponse vis-à-vis des échantillons contaminés.Ces dispositifs sensibles au prion pathogène ont été utilisés pour la détection de la maladie avec les échantillons contaminés<br>The objective of this thesis was to develop a diagnostic device to prion diseases departing from the synthesis and functionalization of molecules having a high selectivity with the pathogenic form of the prion protein (PrPSc).In previous results, the Dr. Mike Robtizer's team has highlighted molecules that exhibit a strong affinity with the pathological form of the prion protein. The Western-Blot tests with contaminated brains homogenates treated with these compounds showed the formation of oligomeric forms (dimers and trimers) of the PrPSc only with contaminated samples. The identification of these oligomeric forms characterizes the sample as contaminated. The synthesized molecules represent a new family of compounds with a confirmed selectivity with the PrPSc.Among the synthesized molecules, one in particular has a pronounced affinity in the process of oligomerization of the pathological prion protein. This molecule, named MR100, has two 1,3,5-triazine-2,4-diamines functions coupled to a quaterthiophene spacer presents a high activity with the PrPSc.The tests with this molecule are still in the beginning (in partnership with INSERM - Unité 710 and EFS) and for this reason the improved synthesis of MR100 and the synthesis of new compounds carrying different chemical functions were developed in this doctoral thesis.The elaboration of the diagnostic device was made in two main steps. The first one was based on the synthesis of active molecules and its in vitro tests to verify their oligomeric-induced activity with PrPSc contaminated samples, inspired by the molecular approach developed in previous work.The active molecules have a high selectivity and specificity to the pathogenic forms of prion proteins and induce the formation of dimers and trimers of the PrPSc. The identification by Western Blot of these oligomeric forms characterizes the sample as contaminated.The second step was to select and graft the best candidates on solid supports to test their stability, reactivity and response in the same conditions
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Sun, Meng. "Development of the new yeast-based assays for prion properties." Diss., Georgia Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1853/45831.
Full textAbstract:
Prion is an infectious isoform of a normal cellular protein which is capable of converting the non-prion form of the same protein into the alternative prion form. Mammalian prion protein PrP is responsible for prion formation in mammals, causing a series of fatal and incurable prion diseases. (1) We constructed, for the first time, a two-component system to phenotypically monitor the conformational status of PrP in the yeast cells. In this system, the prion domain of Sup35 (Sup35N) was fused to PrP90-230, and the initial formation of the PrPSc-like conformation stimulated prion formation of Sup35N, which in turn converted soluble Sup35 into the prion isoform, leading to a detectable phenotype. Prion-like properties of PrP were studied in this novel yeast model system. Additionally, we employed this system to study amyloidogenic protein Aβ42 aggregation in the yeast model.
It has been suggested that the ability to form transmissible amyloids (prions) is widespread among yeast proteins and is likely intrinsic to proteins from other organisms. However, the distribution of yeast prions in natural conditions is not yet clear, which prevents us from understanding the relationship between prions and their adaptive roles in various environmental conditions. (2) We modified and developed sequence and phenotype-independent approaches for prion detection and monitoring. We employed these approaches for prion-profiling among yeast strains of various origins.
(3) Lastly, we found a prion-like state [MCS+] causing nonsense suppression in the absence of the Sup35 prion domain. Our results suggested that [MCS+] is determined by both a prion factor and a nuclear factor. The prion-related properties of [MCS+] were studied by genetic and biochemical approaches.
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Bhamra, S. K. "Systematic mutagenesis of the mouse prion protein to identify critical regions for the efficient propagation of prions." Thesis, University College London (University of London), 2014. http://discovery.ucl.ac.uk/1443249/.
Full textAbstract:
The aim of this study was to systematically investigate the contributions of various amino acids within the prion protein, on prion propagation. To test this in a cellular system, we used a sub-cloned population of N2a cells (PK1) that are highly susceptible to RML mouse prions. A library of stable PK1 cells was generated, which expressed the full length mouse prion protein (moPrP) bearing either point, double, or triple alanine replacements. The effects these changes in the prion protein sequence had on the ability of PK1 cells to propagate RML was tested using a previously established cell based assay. We found that: (i) in the unstructured region of the protein, alanine replacements in CC2 region 90-111 of the prion protein severely diminish, but do not abrogate the ability of cells to propagate prions whilst substitutions K23A.K24A.R25A and Q41A exerted a moderate inhibitory effect on propagation; (ii) alanine replacements in CC2 displayed a dominant negative effect by imposing their propagation inhibition phenotype in the presence of the wild-type protein; (iii) the diminished propagation abilities of cells expressing CC2 alanine mutants were a result of these cells being less susceptible to infection than their wild-type counterparts (iv) all alanine replacements tested in the structured region of the protein appeared to hamper prion propagation, regardless of their positioning within this globular domain. Taken together, these results suggest that integrity of the structured region is vital for successful prion propagation, and that although the flexible region of the prion protein alone (residues 23-111), does not exclusively confer infectivity and/or propagative capacity, charge interactions in this region govern the efficacy with which propagation ensues.
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Ezpeleta, Juliette. "Du rôle physiologique de la protéine prion cellulaire à l'infection par les prions : régulation/dérégulation du module de signalisation PDK1/TACE α-secrétase Protective role of cellular prion protein against TNFα-mediated inflammation trough TACE α-secretase Cerebellar compartmentation of prion pathogenesis Production of seedable Amyloid-β peptides in prion diseases upon PrPSc-induced PDK1 overactivation". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCB004.
Full textAbstract:
Les maladies à prions sont des maladies neurodégénératives caractérisées par l'accumulation dans le système nerveux central d'une protéine anormalement conformée et neurotoxique, la protéine prion Scrapie (PrPSc). La PrPSc est l'isoforme transconformationnelle d'une protéine normale de l'hôte, la protéine prion cellulaire (PrPC). Il est établi que la toxicité de la PrPSc est restreinte aux neurones et que la neurodégénérescence résulte d'une corruption de la/des fonction(s) physiologique(s) de la PrPC par la PrPSc. Néanmoins, nul ne sait s'il s'agit d'une perte de fonction protectrice ou d'un gain de fonction toxique de la PrPC, ou d'une combinaison des 2 événements, en partie parce que les fonctions de la PrPC restent difficiles à cerner. C'est pourquoi, identifier la/les fonction(s) de la PrPC est un prérequis pour comprendre comment la PrPSc exerce sa neurotoxicité. Mes travaux de thèse montrent pour la première fois une fonction protectrice de la PrPC vis-à-vis de la cytokine pro-inflammatoire sTNF-alpha Nous démontrons que la PrPC ajuste la sensibilité des cellules au sTNF-alpha en contrôlant le clivage des récepteurs au sTNF-alpha (TNFR1) par TACE. Au niveau mécanistique, la PrPC exerce un double contrôle sur TACE en gouvernant (i) son activité enzymatique, via le couplage de la PrPC à la NADPH oxydase/production de dérivés réactifs de l'oxygène, et (ii) sa localisation, en modulant négativement la voie de signalisation intégrines bêta-1/ROCK/PDK1, ce qui assure le maintien de TACE sous forme active à la membrane plasmique. La déplétion en PrPC provoque la micro-agrégation des intégrines bêta-1, la suractivation du duo de kinases ROCK/PDK1, et l'internalisation subséquente de l'alpha-secrétase TACE dans des microvésicules enrichies en Cavéoline-1. TACE est alors découplée de son substrat TNFR1, qui s'accumule à la membrane plasmique et rend les neurones déplétés en PrPC hypersensibles au stress inflammatoire de type sTNF-alpha. Ces mêmes défauts ont été retrouvés, avec des intensités comparables, dans les neurones infectés par les prions, ce qui appuie l'idée que la perte de la fonction cytoprotectrice de la PrPC dans les neurones vis-à-vis du sTNF-alpha participe à la progression des maladies à prions. Concernant l'infection à prions, un travail en collaboration révèle que les cellules de Purkinje du cervelet qui n'expriment pas les zébrines sont plus sensibles à la toxicité de 2 souches de prions, 22L et ME7, que celles qui expriment les zébrines. Cette étude suggère un rôle protecteur des zébrines vis-à-vis des prions. Un axe majeur de ma thèse identifie une nouvelle cible déréglée en aval du module de signalisation PDK1/TACE dans les maladies à prions, la protéine précurseur des amyloïdes (APP) avant tout connue pour son rôle dans la maladie d'Alzheimer. En abrogeant le clivage non-amyloïdogène d'APP par TACE, la PrPSc est à l'origine d'une surproduction d'Abêta40/42. Les peptides Abêta40/42 sont majoritairement sous forme monomérique, mais des formes multimériques (trimères et tétramères) d'Abêta40/42 sont aussi générées. Cette production d'Abêta40/42 dépend de la suractivation de PDK1 puisque l'inhibition pharmacologique de la kinase permet de réduire la production des peptides Abêta40/42 monomériques et rend les multimères indétectables. Il est à noter que les peptides Abêta produits ne modifient ni la réplication ni l'infectiosité de la PrPSc. Toutefois, l'Abêta40/42 généré par l'infection à prions est capable de former des dépôts dans les cerveaux de souris si, et seulement si un « seed » d'Abêta exogène a été co-transmis avec la PrPSc. De manière importante, la conjonction infection à prions/dépôts d'Abêta accélère la mort des souris infectées par les prions. Ces travaux définissent les conditions qui permettent la formation de plaques Abêta et mettent en exergue l'émergence d'une pathologie mixte causée par la présence de PrPSc et des dépôts d'Abêta dans un contexte infection à prions<br>Prion diseases are neurodegenerative disorders characterized by the accumulation into the central nervous system of an abnormally folded protein called Scrapie prion protein (PrPSc). PrPSc is the transconformational isoform of a ubiquitous protein of the host named cellular prion protein (PrPC). It is well established that the toxicity of PrPSc is restricted to neurons and arise from a corruption of the physiological function(s) of PrPC. However, the mechanisms by which PrPSc exerts its neurotoxicity remain poorly understood, partly because the physiological function(s) of PrPC is/are still elusive. Currently, no one knows if PrPC loses a protective role or acquires a toxic function upon its conversion into PrPSc, a combination of both events is also possible. Identifying PrPC-associated function(s) is thus a prerequisite to understand how PrPSc provokes neurodegeneration. The present work reports for the first time a protective role of PrPC towards the pro-inflammatory cytokine sTNF-alpha-associated toxicity. We show that PrPC adjusts cell sensitivity to sTNF-alpha by controlling TACE-dependent TNFR1 shedding. Mecanistically, PrPC governs both (i) TACE activity, through PrPC coupling to NADPH oxidase/Reactive Oxygen Species production, and (ii) TACE localization, by downregulating the beta-1 integrins/ROCK/PDK1 signaling pathway, thus PrPC ensures the bioavailability of an active TACE at the plasma membrane. PrPC depletion provokes the micro-aggregation of beta-1 integrins, the overactivation of ROCK and PDK1 kinases, and the subsequent internalization of TACE into Caveolin-1 enriched micro-vesicles. This leads to a defect of TNFR1 shedding, which accumulates at the plasma membrane and renders PrPC-depleted neurons highly vulnerable to sTNF-alpha insult. These alterations have also been reported in prion-infected neurons with the same intensities, supporting the view that a loss-of-the protective function of PrPC towards sTNF-alpha likely occur along prion diseases. Within a prion infectious context, a collaborative work revealed that the cerebellar Purkinje cells that do not express zebrins are highly vulnerable to the toxicity of two prion strains, 22L and ME7, compared to Purkinje cells that express zebrins. This suggest a protective role of zebrins against PrPSc-associated toxicity. A major part of my thesis identifies a new target deregulated downstream from the PDK1/TACE signaling module, the amyloid precursor protein (APP), well-known for its implication in Alzheimer's disease. By abrogating the non-amyloidogenic cleavage of APP by TACE, PrPSc provokes the overproduction of Abeta40/42 peptides. Abeta40/42 predominates as monomers but are also found as multimeric assemblies, i.e. trimers and tetramers. PrPSc-induced Abeta40/42 overproduction relates to PDK1 overactivation as pharmacological inhibition of PDK1 attenuates production of Abeta monomers and renders multimers undetectable. Of note, our work reveals that Abeta peptides do not impact on PrPSc replication nor infectivity. Nevertheless, Abeta40/42 peptides generated upon prion infection can deposit in mice brains only if an exogenous Abeta seed is co-transmitted with PrPSc. Importantly, Abeta deposition leads to early death of prion-infected mice. This work delineates the conditions that allow Abeta plaques formation and highlights the onset of a mixed-pathology caused by the co-occurrence of PrPSc and Abeta deposition within a prion infectious context
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Mercey, Raphaël. "Identification et caractérisation d'ARN ligands de la protéine prion." Tours, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUR3311.
Full textAbstract:
L'agent infectieux responsable des Encéphalopathies Spongiformes Transmissible (EST) serait essentiellement composé d'une protéine constitutive de l'hôte, la protéine prion (PrP), sous une forme pathogène infectieuse (PrPsc). L'identification de ligands de la PrP pourrait lever les doutes concernant ses rôles physiologiques et la nature controversée de l'agent infectieux. Puisque les acides nucléiques sont connus pour lier la PrP, nous avons identifié par la méthode SELEX des motifs d'ARN synthétiques de forte affinité pour la PrP ovine recombinante. Notre meilleur ARN présente un motif de 21 nucléotides partagé avec un ARN anti-PrP isolé par d'autres auteurs. Ces résultats renforcent les hypothèses que la PrP pourrait exercer un rôle sur des acides nucléiques dotés de motifs proches de ceux que nous avons identifiés et intervenant ou non dans la composition de l’agent infectieux. Par ailleurs, ces ARN constituent de potentiels outils d'étude ou de diagnostic des maladies à prions<br>One of the unsolved problems in prion diseases relates to the physiological function of cellular prion protein (PrP), of which a misfolded isoform is probably the only component of the transmissible spongiform encephalopathies (TSE) agent. Knowledge of the PrP-binding molecules may help in elucidating its role and understanding the pathological events underlying prion diseases. Because nucleic acids are known to bind PrP, we used the SELEX approach to identify the preferred RNA sequences that bind to the ovine recombinant PrP. Our best RNA presents 21 nucleotides shared with a previously described PrP aptamer. We believe that the prion protein may have a physiological function related to nucleic acids presenting some of the patterns we identified in our study. Theses nucleic acids could be involved in the composition of the infectious agent. These RNA can be useful for diagnostic or as new tools to study prion diseases
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Masel, Joanna. "The replication kinetics of prions and other amyloids." Thesis, University of Oxford, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.343422.
Full text
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Halfmann, Randal A. (Randal Arthur). "Discovery and characterization of prions in Saccharomyces cerevisiae." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1721.1/62618.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Biology, 2011.<br>This electronic version was submitted by the student author. The certified thesis is available in the Institute Archives and Special Collections.<br>Cataloged from student-submitted PDF version of thesis. Vita.<br>Includes bibliographical references.<br>Some protein aggregates can perpetuate themselves in a self-templating protein-misfolding reaction. These aggregates, or prions, are the infectious agents behind diseases like Kuru and mad-cow disease. In yeast, however, prions act as epigenetic elements that confer heritable alternative phenotypes. Prion-forming proteins create bistable molecular systems whose semi-stochastic switching between functional states increases phenotypic diversity within cell populations. My thesis work explores the idea that rather than being detrimental, prions may commonly act to their host's advantage. To broaden the known range of prion phenomena in S. cerevisiae, I, together with a postdoctoral fellow in our lab, systematically surveyed the yeast proteome for prion-forming proteins. Using a combination of computational, cell biological, and biochemical approaches, we ultimately identified 18 novel prion domains capable of driving phenotypic switching, and an additional 6 domains that were highly positive for prion-like aggregation in other assays. These results establish the critical importance of intrinsic amyloid-forming tendencies for prion behavior by Q/N-rich proteins. We further confirmed that one of these proteins, the transcription factor Mot3, forms a novel prion in its endogenous context. An analysis of these findings revealed a strong and unexpected amino acid bias in prionogenic proteins: prions were strongly enriched for asparagine (N), but not the chemically related amino acid glutamine (Q). We validated this finding using molecular simulations and experimental analyses of Q-to-N and N-to-Q variants of prion domains. N-rich sequences had an intrinsic tendency to both nucleate and propagate amyloid conformers. Q-rich proteins tended instead to make structurally non-constrained interactions leading to proteotoxic soluble and non-amyloid aggregated conformers. The appendices include works in progress. Each explores a different aspect of prion biology. Appendix A confirms a theoretical prediction that prions, if functional, should preferentially regulate certain rapidly evolving genes. I demonstrate with the newly discovered prion protein, Mot3, that prions accelerate the appearance of new phenotypes in important traits like mating behavior and cell-adhesion. I further identify naturally occurring prion states of Mot3 and other prion proteins in wild yeast isolates, and show that elimination of these prions has strong phenotypic effects in these strains. Appendix B, work done in collaboration with another lab, establishes that Nup100, a GLFG nucleoporin, is a prion. The conformational flexibility of GLFG nucleoporins is critical for the function of the nuclear pore complex, a molecular sieve that regulates all macromolecular transport between the nucleus and cytoplasm.<br>by Randal A. Halfmann.<br>Ph.D.
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D'Castro, L. M. "Biochemical and structural characterisation of infectious mammalian prions." Thesis, University College London (University of London), 2011. http://discovery.ucl.ac.uk/1310247/.
Full textAbstract:
The central feature of prion disease is the conversion of normal host‐encoded cellular prion protein to an abnormal isoform; designated PrPSc. Current research has shown that PrPSc is the principal, and possibly the sole, component of infectious prions. Despite a wealth of experimental data that supports this protein‐only hypothesis, the goal of systematically producing prions in vitro still remains. The failure to generate high‐titre synthetic mammalian prions from fully defined starting materials has underlined the need to establish the composition of ex vivo purified mammalian prions that retain high titre infectivity. Such characterisation of infectious prions necessitates their purification from brain and this requires an approximate 14,000‐fold enrichment (based upon protein content). The main aim of this thesis therefore, has been to address the problems of purification and to isolate infectious prions. An array of novel enzymatic and biochemical techniques have been used including precipitation with sodium phosphotungstic acid, systematic washing steps with ionic salts, digestion with pronase E, proteinase K, amyloglucosidase and sphingomyelinase. Rapid and accurate measurement of prion infectivity throughout purification has been made possible by the use of the scrapie cell assay. Pronase E has been demonstrated to selectively digest PrPC while preserving both proteinase K‐sensitive and resistant infectious prions. This discovery now facilitates the factionation, isolation and detailed charaterisation of prions with distinct physicochemical properties without being confounded by contaminating PrPC. Alongside purification, high resolution imaging of the infectious prion has been a key unaccomplished challenge in the prion field. The problems of imaging insoluble aggregated proteinaceous material and correlating observed structures with specific infectivity have so far frustrated meaningful studies. Work in this thesis has focused upon solubilising and disaggregating large amorphous protein aggregates obtained after purification for imaging by electron microscopy, and has defined key problems that remain to be addressed. Collectively this thesis describes novel methods for investigating mammalian prions that will improve our understanding and the diagnosis of prion disease.
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Speldewinde, Shaun. "Prions, autophagy, ageing and actin cytoskeleton in yeast." Thesis, University of Manchester, 2017. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/prions-autophagy-ageing-and-actin-cytoskeleton-in-yeast(03085d7f-283a-40e1-bcf7-d9533ff2e2fc).html.
Full textAbstract:
Prions are infectious protein entities capable of self-replication. Prions are the causal agents behind the transmissible spongiform encephalopathies causing neurodegeneration and death in affected organisms. Prions have been identified in yeast with the best-characterized prions being [PSI+] and [PIN+], whose respective native proteins are the Sup35 translation termination factor and Rnq1 (function unknown). Autophagy is a cellular housekeeping mechanism mediating the degradation of damaged proteins and superfluous organelles. It is a highly sequential process regulated by autophagy related genes (ATGs). Autophagy has also been implicated in the clearance of amyloidogenic proteins including prions. However, the mechanistic basis underlying this activity is poorly understood, and a key objective of this project was to characterize how autophagy prevents spontaneous prion formation. Our study found that the deletion of core ATGs correlated with an increase in de novo [PSI+] and [PIN+] formation as well as Sup35 aggregation. Enhancement of autophagic flux through spermidine treatment attenuated the increased levels of de novo [PSI+] formation in mutants that normally show elevated levels of [PSI+] formation. Defective autophagy correlated with increased oxidatively damaged Sup35 in an atg1 mutant whereas anaerobic growth abrogated the increased [PSI+] formation in the atg1 mutant to wild-type levels. Our data suggest that autophagy serves a protective role in the clearance of oxidatively damaged Sup35 proteins that otherwise has a higher propensity towards [PSI+] prion formation. We also investigated the role of prion formation and autophagy during yeast chronological ageing which is the time that non-dividing cells remain viable. Prion diseases are associated with advanced age which correlates with a decline in cellular protective mechanisms including autophagy. Our study found an age dependent increase in the frequency of de novo [PSI+] formation with chronological age of yeast cells, more so in an atg1 mutant relative to the wild-type. Autophagy competent cells carrying the [PSI+] and [PIN+] prions also had improved chronological lifespan relative to prion free cells and atg1 cells. Cells carrying the [PSI+] prion elicited elevated autophagic flux that may promote improved lifespan thus suggesting a beneficial role of the [PSI+] prion during chronological ageing. The actin cytoskeleton provides the structural framework essential for a multitude of cellular processes to occur. We investigated the role of the Arp2/3 complex responsible for branching of actin filaments towards prion formation. Knockout mutants of the nucleation promoting factors of the Arp2/3 complex, in particular the abp1 mutant, showed reduced de novo [PSI+] formation and Sup35 aggregation under basal and oxidative stress conditions. Similarly, treatment with latrunclin A, an actin monomer-sequestering drug also abrogated de novo [PSI+] formation. Colocalization studies revealed that Sup35 often does not colocalize with Rnq1, a marker for the insoluble protein deposit (IPOD) in an abp1 mutant. This suggests a role for the Abp1 protein in the efficient transport of Sup35 molecules to the IPOD that may facilitate de novo [PSI+] prion formation under vegetative states and oxidant challenges.
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Talarek, Nicolas. "La conservation des mécanismes prions chez les ascomycètes." Bordeaux 2, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR21154.
Full textAbstract:
Les protéines prions adoptent deux conformations distinctes dont l'une induit le changement de conformation de l'autre de manière auto-catalytique. Des protéines prions ont été identifiées chez les mammifères (PrP) et des microorganismes comme Saccharomyces cerevisiae (Ure2p et Sup35p) et Podospora anserina (HET-s). Nous avons étudié la conservation des mécanismes prions au cours de l'évolution. Nous avons tout d'abord mis au point les outils génétiques pour effectuer une telle étude chez deux espèces de levure S. Paradoxus et S. Uvarum. Ces études ont permis de montrer que les mécanismes requis pour la propagation des prions sont conservés chez les levures et que les propriétés prions sont portées par la séquence d'acides aminés. Nous avons enfin montré que HET-s adoptait aussi une conformation prion dans la levure S. Cerevisiae et, au cours d'une collaboration, isolé des molécules efficaces pour éliminer les prions de levures et de mammifères<br>Prion protein adopts two distinct conformations. One of them induces the conversion of the other one in a self-propagating manner. Prion proteins were identified in mammals (PrP) and microorganism as Saccharomyces cerevisiae (Ure2p and Sup35p) and Podospora anserina (HET-s). We ask whether mechanisms required for prion propagation are conserved thoughout the evolution. First we set up genetic tools for such studies in S. Paradoxus and S. Uvarum. These studies allow us to show that mechanism required for prion propagation are conserved and that prion properties are enciphered in amino acid sequence. We also showed that HET-s adopt a prion isoform in S. Cerevisiae and identified, during a collaboration, molecules that eliminate yeast and mammals prions
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Wegrzyn, Renee Diane. "Genetic, biochemical, and physiological study of yeast prion protein aggregation." Diss., Georgia Institute of Technology, 2003. http://hdl.handle.net/1853/25221.
Full text
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Premzl, Marko, and Premzl@anu edu au premzl@excite com Marko. "Prion Protein Gene and Its Shadow." The Australian National University. The John Curtin School of Medical Research, 2004. http://thesis.anu.edu.au./public/adt-ANU20050328.164529.
Full textAbstract:
Prion protein (PrP) is best known for its involvement in prion diseases. A normal, dynamic isoform of prion protein (PrP^C) transforms into a pathogenic, compact isoform (PrP^Sc) during prion disease pathogenesis. The PrP^Sc, acting as a template upon which PrP^C molecules are refolded into a likeness of itself, accumulates in the brain neurones and causes disease. It is the only known component of prions, proteinaceous infectious particles. Both prion protein isoforms have the same primary amino acid structure and are encoded by the same prion protein gene (PRNP). PRNP determines susceptibility/disposition to prion diseases and their phenotypes.¶The normal function of PRNP is elusive. The Prnp knock-out mice with disrupted ORF show only very subtle phenotype. A number of hypotheses were proposed on the function of mammalian PRNP. The extracellular, GPI-anchored, glycosylated mammalian PrP^C expressed in a heterogenous set of cells could: transport copper from extracellular to intracellular milieu, buffer copper from synapse, contribute to redox signalling, act neuroprotectively, mediate cell-cell contacts, affect lymphocyte activation, participate in nucleic acid metabolism, be a memory molecule, and be a signal-transduction protein.¶ Experimental evidence demonstrated a redundancy between the PRNP and another, unknown gene. The critical issue therefore is to discover new genes homologous with PRNP, candidates for this redundancy. Using unpublished data, a sequence of zebrafish cDNA sequenced by Prof. Tatjana Simonics group (University of Milan, Italy), I discovered a new paralogue of PRNP. By searching manually, and in a targeted fashion, data deposited in public biological databases, I compiled support for the new human gene Shadow of prion protein (SPRN) including the direct evidence, homology-based evidence and ab initio gene prediction. The protein product called Shadoo (shadow in Japanese) is an extracellular, potentially glycosylated and GPI-anchored protein of a mature size of 100-odd amino acids. It is conserved from fish (zebrafish, Fugu, Tetraodon) to mammals (human, mouse, rat), and exhibits similarity of overall protein features with PrP. Most remarkably, the Sho is the first human/mammalian protein apart from PrP that contains the middle hydrophobic region that is essential for both normal and pathogenic properties of PrP. As this region is critical for heterodimerization of PrP, Sho may have potential to interact with PrP and is a likely candidate for the Protein X. Mammalian SPRN could be predominantly expressed in brain (Tatjana Simonic Lab, University of Milan, Italy).¶ Using the same approach to search public databases, I found, in addition, a fish duplicate of SPRN called SPRNB, and defined a new vertebrate SPRN gene family. Further, I also expanded a number of known fish genes from the PRNP gene family. The total number of the new genes that I discovered is 11. With the representatives of two vertebrate gene family datasets in hand, I conducted comparative genomic analysis in order to determine evolutionary trajectories of the SPRN and PRNP genes. This analysis, complemented with phylogenetic studies (Dr. Lars Jermiin, University of Sydney, Australia), demonstrated conservative evolution of the mammalian SPRN gene, and more relaxed evolutionary constraints acting on the mammalian PRNP gene. This evolutionary dialectic challenges widely adopted view on the highly conserved vertebrate PRNP and indicates that the SPRN gene may have more prominent function. More conserved Sprn could therefore substitute for the loss of less conserved, dispensable Prnp in the Prnp knock-out mice. Furthermore, the pathogenic potential of PRNP may be a consequence of relaxed evolutionary constraints.¶ Depth of comparative genomic analysis, strategy to understand biological function, depends on the number of species in comparison and their relative evolutionary distance. To understand better evolution and function of mammalian PRNP, I isolated and characterized the PRNP gene from Australian model marsupial tammar wallaby (Macropus eugenii). Marsupials are mammals separated from their eutherian relatives by roughly 180 million years. Comparison of the tammar wallaby and Brazilian opossum PrP with other vertebrate PrPs indicated patterns of evolution of the PrP regions. Whereas the repeat region is conserved within lineages but differs between lineages, the hydrophobic region is invariably conserved in all the PrPs. Conservation of PrP between marsupials and eutherians suggests that marsupial PrP could have the same pathogenic potential as eutherian PrPs. Using the marsupial PRNP gene in comparison with the PRNP genes from eutherian species in which prion diseases occur naturally (human, bovine, ovine) or experimentally (mouse), I defined gene regions that are conserved mammalian-wide and showed the utility of the marsupial genomic sequence for cross-species comparisons. These regions are potential regulatory elements that could govern gene expression and posttranscriptional control of mRNA activity. These findings shed new light on the normal function of mammalian PRNP supporting best the signal-transduction hypothesis. The normal function of PRNP may be triggering of signalling cascades which contribute to cell-cell interactions and may act anti-apoptotically. Yet, in the heterogenous set of cells expressing PrP^C these pathways will contribute to a number of cell-specific phenotypes, such as the synaptic plasticity and activation of lymphoid cells.
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Barros, Viegas Pedro José. "Expression et fonctions cellulaires couplées à la protéine prion PrPc au niveau de la barrière hemato-encéphalique." Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077018.
Full textAbstract:
La protéine prion PrPC est une sialoglycoprotéine ancrée à la membrane plasmique par une ancre GPI, qui peut être soumise à des changements de conformation générant la forme pathologique PrPSc, responsable des maladies à prion. Celles-ci se caractérisent par des encéphalopathies neurodégénératrices transmissibles, invariablement fatales, affectant l'homme et d'autres mammifères. Peu d'éléments concernant la fonction normale de PrPC sont actuellement connus. Nous avons étudié l'expression et les fonctions de la protéine prion normale PrPC dans les cellules endothéliales cérébrales de la barrière hémato-encéphalique, une barrière étanche protégeant le système nerveux centrale de l'extérieur et une voie possible d'entrée du prion. Nous avons montré que PrPC est exprimée dans les cellules endothéliales cérébrales de la BHE avec une localisation jonctionnelle au niveau de microdomaines de type cavéoles. Elle y est maintenue par des interactions homophiles entre molécules de cellules adjacentes. Nous avons aussi montré que, si PrPC n'est pas impliquée dans l'adhérence des cellules immunitaires à Pendothélium, elle a un rôle important dans la migration transendothéliale des monocytes. De plus, elle pourrait interagir avec la protéine des jonctions endothéliales PECAM-1 par l'intermédiaire de proteoglycans à héparane sulfate. La PrPC a aussi un rôle dans le contrôle de la concentration de cuivre au niveau de la membrane plasmique, et peut empêcher l'effet potentiateur du cuivre sur la mort cellulaire induite par l'homocysteine. La PrPC est donc une protéine jonctionnelle des cellules endothéliales cérébrales impliquée dans Ia migration transendothéliale et l'intégrité de la BHE<br>The prion protein PrPC is a GPI-anchored sialoglycoprotein, its conformational shift into the pathological form PrPSc being responsible for the prion diseases, transmissible fatal neurodegenerative encephalopathies that affect man (Creutzfeldt-Jakob disease, Fatal Familial Insomnia) and animals (scrapie, bovine spongiform encephalopathy). A number of progresses have been made regarding the implication of PrPSc in transmission and development of prion diseases. Nonetheless, the normal function of PrPC is still ill-defïned. We decided to study the expression and functions of PrPC in brain endothelial cells of the blood-brain barrier (BBB), a physiological barrier that protects the central nervous System and that constitutes a possible entry site for infectious prion. We have shown that PrPC is expressed at the intercellular junctions of brain endothelial cells of the BBB, at raft-like membrane microdomains. As for numerous adhesion molecules, its junctional localization is maintained by homophilic interactions between molecules in adjacent cells. We have also shown that PrPC, if not implicated in immune cell adhesion to the endothelium, is important for the transendothelial migration of monocytes. In addition, it should interact with the junctional proteins PECAM-1 through heparan sulfate proteoglycans. PrPC is also implicated in copper buffering at the cell membrane, and could completely abolish the copper- induced potentialization of cell death induced by homocystein. Taken together, these results show that PrPC is a junctional protein involved in transendotheliale migration and BBB integrity
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Jaffré, Nina. "Découverte d'une nouvelle maladie neurologique au cours de l'étude du risque transfusionnel de la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob dans le modèle expérimental du macaque cynomolgus (Macaca fascicularis)." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077046.
Full textAbstract:
La variante de la Maladie de Creutzfeldt Jakob (vMCJ) est une maladie à prions due à la transmission de l'Encéphalopathie Spongiforme Bovine (ESB) à l'Homme. Leur pathogénie implique la conversion de la protéine du prion (PrP) cellulaire en une forme pathologique, marqueur habituel des maladies à prions, qui s'accumule dans le système nerveux central (SNC). Trois des 229 cas humains de vMCJ décrits sont dus à une transmission interhumaine par transfusion sanguine issue de porteurs asymptomatiques de la maladie. Face à ce risque transfusionnel avéré, des macaques ont été inoculés avec des produits sanguins contaminés par les agents de la vMCJ ou l'ESB. Certains ont développé une vMCJ classique et d'autres une nouvelle maladie neurologique avec des lésions centrées sur la moelle épinière cervicale et une g apparente absence de PrP pathologique dans le SNC. Cette thèse repose sur la caractérisation clinique, lésionnelle, biochimique et immunohistochimique de ces cas dits myélopathiques dans le but de fournir des critères qui permettront d'identifier d'éventuels cas humains similaires. La caractérisation de la PrP présente dans la moelle épinière de ces macaques a montré une baisse du taux de PrP cellulaire pleine longueur et une accumulation de la PrP différente de celle observée classiquement dans les maladies à Ét prions, témoignant de l'implication de la PrP dans la pathogénie de ce syndrome. Une étude sur modèle g transfusionnel murin a permis de reproduire en partie ces résultats et permettra de mieux comprendre le support de l'infectiosité sanguine. En parallèle, l'efficacité d'un filtre anti-prion destiné à sécuriser la tratisfusion humaine a été montrée chez le macaque<br>The variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD) is a prion disease caused by the transmission to humans o Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE). Prion diseases imply the conversion of cellular prion protein (PrP) into a misfolded pathological isoform and its accumulation in the central nervous system (CNS). Among the 229 human cases of vCJD described, 3 were probably caused by secondary transmission through blood transfusion, raising concem about possible contamination through blood products from asymptomatic carriers. In order to evaluate this transfusional risk, we performed several exposures of cynon3olgus macaques to vCJD or BSE-infected blood components. Among them some developed classical vCJD, while many others exhibited an original neurological disease with spinal cord rather than cerebral lesions and apparent absence in the CNS of pathological PrP, major diagnostic marker of classical prion diseases. The goal of this thesis relies on the clinical, anatomopathological and biochemical characterization of these myelopathic cases exposed to prion-infected blood components in order to identify, if any, a similar disease in humans. The observation of a decrease in full-length cellular PrP in the spinal cord of these macaques implies the involvement of PrP in the pathogenesis of this disease. A complementary study in a murine transfusion model reproduces the previous observations and should help to better understand which blood components sustain the infectivity and how these blood components interact. In parallel the evaluation of the efficiency of a prion removal device to remove blood infectivity showed interesting results in cynomolgus macaques
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Klingeborn, Mikael. "The prion protein in normal cells and disease : studies on the cellular processing of bovine PrPC and molecular characterization of the Nor98 prion /." Uppsala : Department of Molecular Biosciences, Swedish University of Agricultural Sciences, 2006. http://epsilon.slu.se/2006105.pdf.
Full text
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Chasseigneaux, Stéphanie. "Analyse moléculaire des interactions hôte-prions en systèmes cellulaires." Paris 5, 2006. http://www.theses.fr/2006PA05N20S.
Full textAbstract:
Des analyses de CGH array menées chez des clones de N2a non infectés, sensibles ou résistants à la souche de prion 22L, ont révélé desmodifications chromosomiques mais aucune altération génomique récurrente associée au phénotype. L’analyse de l’expression de 29 gènes candidats a mis en évidence des profils transcriptionnels particuliers entre clones. L’analyse du transcriptome des cellules N2a5822L par biopuces a mis en évidence l’expression différentielle de gènes contrôlant l’efficacité de la transcription et la dynamique du cytosquelette. La mesure de l’expression de 38 gènes dans N2a5822L ainsi que dans trois autres clones sensibles et dans un clone résistant a montré une diversité de la réponse transcriptionnelle face à l’infection. L’étude de la PrPSc chez un patient atteint de MCJ et portant la mutation p. V180I a révélé l’absence de l’isoforme bi-glycosylée et serait révélatrice d’une conversion préférentielle des formes mono- et non-glycosylées mutées en formes pathologiques<br>CGH array analysis of uninfected N2a sublines, susceptible or resistant to 22L prion strain, revealed chromosomal imbalances but did not demonstrate any characteristic profile of genomic alterations linked to phenotype. Likewise, sublines phenotype did not depend on the expression of Prnp nor PrPC. Analysis expression of a set of 29 genes revealed distinct transcriptional profiles in the N2a sublines. Transcriptional analysis of N2a5822L cells using microarrays demonstrated differential expression of genes implicated in transcription efficiency and cytoplasmic dynamics. Expression levels of a set of 38 genes in N2a5822L, in three susceptible sublines and in a resistant subline revealed diversity in transcriptional response to prion infection. Finally, study of PrPSc in a CJD patient harbouring the p. V180I mutation revealed the absence of the diglycosylated isoform supporting the evidence of the conversion of mono- and un-glycosylated mutated forms into the pathogenic mutant PrPSc180I
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Riemschoß, Katrin [Verfasser]. "Similarities of stress granules and cytosolic prions / Katrin Riemschoß." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2019. http://d-nb.info/1206246170/34.
Full text
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Cosseddu, Gian Mario. "Bases génétiques des neuropathologies à prions : le modèle ovin." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2005. http://www.theses.fr/2005VERS0046.
Full textAbstract:
Ce projet de recherche avait pour but d'identifier des gènes capables d'influencer la sensibilité/résistance à la scrapie chez le mouton, autres que PRNP. Nous avons abordé cette problématique par 2 voies complémentaires et consécutives. Nous avons tout d'abord utilisé u protocole classique de détection de QTL (Quantitative Trait Loci). Nous avons identifié par cette approche un QTL sur le chromosome ovi 18 (OAR18). Nous avons ainsi pu identifier de nouveaux microsatellites de façon ciblée, qui, une fois génotypes, ont confirmé l'associatio génétique avec le QTL et ont significativement raffiné sa localisation dans un intervalle d'environ 7 Mb. En parallèle aux progrès de l'étude génétique, nous avons développé un programme de recherche pour mettre en évidence les modifications des profils d'expression des gènes induits par la maladie dans le cerveau, en utilisant la technique de l'hybridation soustractive et suppressive (SSH). De cette façon, nous avons identifié six gènes influencés par la progression de la maladie, dont 5 son induits transcriptionnellement (CHN1, LRFN5, PPP2AC, CaMK2 and COX1) et l'un diminué (Rab9p40). Chez la souris, CHN1 est localisé 74 Mb sur le chromosome 2 (MMU2), précisément au centre de l'intervalle QTL identifié par Manolakou et coll. (2001 ). LRFN5 est localisé 40 Mb sur le chromosome 14, position correspondant à l'intervalle que nous avons identifié sur le chromosome 18. En ce qui concerne CHN1, nous avons pu démontrer l'existence d'un épissage alternatif, responsable de l'existence de deux isoformes, dont l'une est spécifiquement présente dans les cerveaux des animaux atteints<br>The objective of this research project was to identify gènes affecting thé genetic sensibility/resistance to scrapie in sheep, outside thé PRNI gène. We dealt with this scientific problem following two complementary ways. First, we carried out a classical approach of positional clonin for Quantitative Trait Loci (QTL). We could thus identify a QTL on sheep chromosome 18 (OAR18), linked to thé TGLA122 and BM7243 markers. Subsequently, by thé targeted production of new microsatellites, we could confirm thé genetic association with thé QTL and significantly refine ils localisation into a ~7 Mb interval. In parallel with thé progresses of this genetic study, we developed a research program aiming at analysing thé modifications of gènes expression profiles caused by thé disease in thé brain, using thé Subtractive Suppressive Hybridization (SSH) technique. This way we identified six gènes influenced by thé development of thé disease, 5 of them are stimulated (CHN1, LRFN5, PPP2AC, CaMK2 and COX1 ) and another one is down-regulated (Rab9p40). In mice CHN1 is located at 74 M on chromosome 2 (MMU2), exactly in thé center of a QTL interval identified by Manolakou el al in 2001. LRFN5 is located at 40 Mb on HSA14, a position corresponding to thé interval previously identified on OAR18. Concerning CHN1, we could demonstrate thé existence ( an alternative splicing, responsible for two isoforms, one of which is specifically présent in affected brain
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Guillerme, Florence. "Glycogénome et maladies à prions : étude d’une tremblante expérimentale." Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/f18d1e1a-9a09-42e3-b978-dc64c7892673/blobholder:0/2006LIMO0069.pdf.
Full textAbstract:
Les maladies à prions sont caractérisées par l’accumulation d’une protéine prion dite PrPSc, isoforme mal conformée de la protéine prion cellulaire, appelée PrPc. La protéine prion est une glycoprotéine glypiée qui interagit avec des partenaires eux-mêmes glycosylés, tels que les gangliosides. L’étude des modifications d’expression du glycogénome lors d’une tremblante murine expérimentale a permis de mettre en évidence une altération précoce de l’expression de seulement deux gènes dans les rates de souris malades : ST3GalV et Pigq. Ces deux gènes codent des enzymes clés respectivement impliquées dans la synthèse du ganglioside GM3 et des ancres GPI. Ces modifications, qui ont lieu bien avant l’apparition des premiers signes cliniques, induisent une hyposialylation (notamment membranaire) et favoriseraient la présence de protéines prions solubles. L’association de ces dérégulations altèrerait la fonction transductrice de la PrP et faciliterait la propagation de la forme infectieuse<br>Prion diseases are characterized by the accumulation of a pathologic isoform (PrPSc) of the cellular prion protein called PrPc. Prion is a GPI-anchored glycoprotein which interacts with various glycosylated partners, such as gangliosides. Analyses of glycogenome expression during an experimental scrapie disease lead us to identify an early alteration of expression of only two genes in scrapie-infected mice spleens: ST3GalV and Pigq. Both genes encode key enzymes implicated in GM3 and GPI anchor biosyntheses, respectively. Expression modifications occur long before the first clinical symptoms, induce a hyposialylation (notably at the membrane level) and probably lead to an increase of soluble prion proteins. Association of ST3GalV and Pigq down-regulations is thought to impair PrP transduction signal and to improve PrPSc spreading
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Ayrolles-Torro, Adeline. "Etude du mécanisme d’action des composés thiényl-pyrimidines et azines sur les prions et leur valorisation potentielle dans un test diagnostic des ESST." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20178.
Full textAbstract:
Les maladies à prions sont des affections neurodégénératives fatales, qui affectent aussi bien les hommes que les animaux. Aucun test de diagnostic précoce commercialisé, ni de traitement efficace n'existe. L'agent infectieux est composé principalement de la forme anormalement repliée, nommée PrPSc, de la protéine prion cellulaire, PrPC. Même si le cycle de réplication des prions n'est pas totalement connu, la majorité des stratégies thérapeutiques ciblent les formes monomériques PrPC, PrPSc, ainsi que les fibrilles amyloïdes. Des intermédiaires dimériques ou trimériques de PrPSc récemment décrits, seraient à l'origine d'un état préamyloïde instable. Nous proposons que des petites molécules pourraient interagir avec des intermédiaires préamyloïdes, afin de bloquer le cycle de réplication des prions. Dans ce but, nous avons utilisé une approche de criblage virtuel, suivie d'un criblage sur des cellules infectées par les prions. Une famille de composés thiényls pyrimidines et azines, capable de stabiliser des dimères de PrPSc a été identifiée. Les études in vivo indiquent que la pré-incubation des composés avec des extraits de cerveaux, réduit le titre infectieux, suggérant un potentiel thérapeutique. Le mécanisme d'action de ces molécules a été recherché et nous proposons que les composés interagissent avec les prions via un mécanisme d'agrégation. Les composés thiényls pyrimidines permettent de discriminer rapidement des homogénats infectés de ceux qui sont sains, par la présence des dimères de PrPSc en immunoblot et pourraient être valorisés dans le diagnostic des ESST<br>Prions diseases are fatal neurodegeneratives disorders, which affect both humans and animals. No early diagnosis test of prions as well as effective treatment exists. The infectious agent consists mainly of the abnormal form, named PrPSc of the cellular protein prion, PrPC. Even if the replication cycle of prions is not totally known, the majority of the therapeutic strategies target monomerics forms of PrPC, PrPSc as well as amyloid fibrils. Dimers or trimers of PrPSc were recently described and would be part of an unstable preamyloïde state. We hypothesize that the identification of small molecules interacting with those preamyloid intermediates would block the replication cycle of prions and thus would reduce their infectivity. For this purpose, we used an approach of virtual screening, followed by a cellular screening on prions infected-cells. We identified a family of thienyls pyrimidines and azines compounds, able of stabilizing dimers of PrPSc, and observable in denaturing conditions by immunoblot. In vivo studies indicate that the pre-incubation of compounds with infected brain homogenate, reduces the prion infectiosity of the inoculum, suggesting a potential therapeutic application. We also studied the mechanism of action of these molecules and we propose that these compounds could directly interact with prions via a mechanism of aggregation. We showed that thienyl pyrimidine compounds can discriminate the infected brain homogenates from healthy ones, by the presence of specific PrPSc dimers, suggesting a potential application for the development of a new diagnosis test for ESST
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Gug, Fabienne. "Nouveaux dérivés à activité anti-prion : synthèse d'outils moléculaires permettant l'étude de leur mécanisme d'action." Paris 5, 2006. http://www.theses.fr/2006PA05P631.
Full textAbstract:
Les encéphalopathies spongiformes transmissibles sont des maladies neurodégénératives caractérisées par l’accumulation d’une forme anormale de la protéine PrP dans le cerveau et contre lesquelles il n’existe pas de traitement. Récemment, un test de criblage haut débit utilisant le prion de levure à été mis au point par l’équipe du Pr M. Blondel. Son utilisation a permis la découverte de deux composés actifs : La 6-aminophénanthridine (6-AP) et le 2,6-benzylidène aminoguanidine (2,6-DBAG). Ce travail est divisé en deux parties. Dans la première, deux méthodes de synthèse innovantes de la 6-AP sont proposées ; de nombreuses séries dérivées de la 6-AP et du 2,6-DBAG sont décrites, et leurs relations structure-activité étudiées. La seconde partie concerne la synthèse d’outils moléculaires dérivés de ces composés. Les uns appliqués à la chromatographie d’affinité et les autres au photomarquage permettent l’étude de leurs mécanismes d’action<br>Transmissible spongiform encephalopathies are a group of fatal neurodegenerative disorders characterized by the accumulation of an abnormal form of prion protein into aggregates in brain. There is currently no treatment available for these disorders. Recently a simple, safe and rapid yeast-based method to screen for anti-prion drugs had been developed by Pr M Blondel et al. Thanks to this method, two interesting compounds have been identified: 6-aminophenanthridine ( 6-AP) and 2,6-dichlorobenzylidene aminoguanidine (2,6-DBAG). This work is divided in two parts. In the first one, two original synthesis of 6-AP are presented and numerous series derived from 6-AP and 2,6-DBAG are described. Structure-activity relationships are discussed. In the second one, two types of new molecular tools derived from these two compounds are synthetised. Based on affinity chromatography and photoaffinity labelling these tools allowed the identification of the molecular targets of the active products
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Wang, Kai. "Protéines infectieuses chez la levure Saccharomyces cerevisiae : un mal pour un bien ? Modulation de la propagation de prions de levure par le protéasome et les chaperons moléculaires durant la transition duauxique et la phase stationnaire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS212/document.
Full textAbstract:
Les prions sont des protéines qui suite à des changements de conformation acquièrent un caractère infectieux. Ils sont à l’origine de traits dominants, héritables de façon non-Mendélienne, chez les mammifères, les champignons filamenteux et les levures. Le mauvais repliement et l’agrégation des protéines sont à l’origine de plus de 40 maladies, parmi lesquelles on retrouve des maladies neurodégénératives telles que les maladies d’Alzheimer, de Parkinson et de Huntington. Il a été montré que les formes agrégées des protéines supposées responsables de ces maladies (i.e. peptide amyloïde-β, tau, α-synucléine, huntingtine) se propagent de cellule en cellule à la manière des prions. La levure Saccharomyces cerevisiae possède plusieurs prions qui sont autant d’excellents modèles biologiques pour la compréhension des mécanismes de formation et de propagation des prions.[PSI+] et [URE3], issus respectivement de la conversion sous forme prion du terminateur de la traduction Sup35p et d’un régulateur du métabolisme azoté Ure2p, sont à ce jour les deux prions les mieux documentés chez la levure. Les chaperons moléculaires et leurs co-chaperons modulent la formation, la réplication et la propagation des prions chez la levure. Cependant, l’élimination ou la dégradation de ces prions sont encore mal connus. Notre laboratoire a montré que le protéasome 26S est capable de dégrader les formes soluble et fibrillaire de Sup35p. Dans la première partie de ma thèse, nous avons étudié le rôle du protéasome 26S dans la dégradation des formes soluble et fibrillaire d’Ure2p. Nous avons montré que, comme pour Sup35p, le protéasome 26S dégrade Ure2p soluble en générant des peptides amyloïdes issus du domaine prion N-terminal ainsi qu’un fragment C-terminal résistant à la protéolyse. Nous avons montré que le domaine prion déstructuré est nécessaire pour la reconnaissance et la dégradation par le protéasome. Contrairement à ce qui avait été observé pour Sup35p, Ure2p sous sa forme fibrillaire est totalement résistante à la dégradation protéasomale. Nous suggérons que la variabilité structurale aux seins des particules de prions dans un contexte cellulaire dicte leurs interactions avec les machineries protéolytiques, et plus particulièrement avec le protéasome.Les prions de levure ont principalement été étudiés dans un contexte de cellules en division active. Cependant, dans la nature, la plupart des cellules sont retrouvées dans un état quiescent post-mitotique. Nous n’avons que très peu d’informations sur le devenir des particules de prions lorsque les cellules entrent dans un état quiescent. De même les conséquences physiologiques des prions sur la survie à long terme des levures sont très peu documentées. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons utilisé le prion [PSI+] comme modèle pour répondre à ces questions. Différentes conformations des agrégats de Sup35p conduisent à des souches phénotypiquement distinctes du prion [PSI+]. Nous avons constaté que les agrégats de Sup35p subissent des changements ultra-structuraux et fonctionnels au cours des différentes phases de croissance cellulaire. Ainsi, nous avons observés des changements importants dans la distribution de taille et dans l’infectiosité des polymères de Sup35p résistants au SDS formant les briques élémentaires du prion [PSI+]. Ces changements interviennent sans affecter les informations structurales spécifiques à chaque souche de prion [PSI+]. De façon remarquable, bien que [PSI+] n’affecte pas le taux de croissance des levures, ce prion semble prolonger significativement la durée de vie des levures. Cet effet bénéfique semble pouvoir se fixer de façon efficace et permanente dans les cellules et persister même après élimination de [PSI+]. La fixation génétique de caractéristiques épigénétiques induites par [PSI+] ont été déjà observées et l’ensemble de ces résultats suggère que [PSI+] (et éventuellement d’autres prions) peut jouer le rôle de capaciteurs évolutifs transitoires<br>“Proteinaceous infectious particles”, or prions, are self-perpetuating alternate conformations of proteins that are responsible for heritable non-Mendelian traits in mammals, filamentous fungi and yeast. On a more general note, protein misfolding and aggregation is at the origin of over forty protein folding disorders including devastating neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s, Parkinson’s or Huntington’s diseases. The aggregated proteins responsible for these diseases (i.e. amyloid-β peptide/tau, α-synuclein and huntingtin) were shown to propagate from cell to cell in a prion-like manner. The yeast Saccharomyces cerevisiae hosts many prion or prion-like proteins, unrelated in sequence and function, which proved to be excellent models for understanding the dynamics of prion aggregation and distribution upon cell division.Sup35p and Ure2p which cause the [PSI+] and [URE3] heritable traits, respectively, stand out as the most studied and best characterized yeast prions to date. A plethora of cellular factors, mostly belonging to various molecular chaperone families, were shown to affect yeast prion formation and propagation. Clearance of protein aggregates and prion particles is however poorly understood and documented. Our laboratory showed that the 26S proteasome degrades both the soluble and prion-associated fibrillar forms of Sup35p. In the first part of my thesis, we investigated the role of the 26S proteasome in the degradation of the soluble and fibrillar forms of Ure2p. We found that, as with Sup35p, the 26S proteasome is able to degrade the soluble native Ure2p, generating an array of amyloidogenic N-terminal peptides and a C-terminal fragment which is resistant to proteolysis. The N-terminal prion domain was shown to act as a degron required for proteasomal engagement and degradation. In contrast to Sup35p, fibrillar Ure2p resisted proteasomal degradation. We expect the structural variability within prion assemblies in a cellular context to dictate their interaction with proteolytic machineries in general and the proteasome in particular.The biology of yeast prions has been mostly explored in the context of logarithmically dividing cells. In nature however, most cells are generally in a post-mitotic non-dividing quiescent state. Yet little is known about the fate and properties of prion particles upon yeast cells entry into the stationary or quiescent states and the physiological consequences of harboring these prions throughout the lifespan of yeast cells. In the second part of my thesis, we addressed this issue using the [PSI+] prion as a model. Structurally different conformers of Sup35p aggregates can lead to distinct [PSI+] strains with different prion phenotypes. We found that Sup35p prion particles undergo growth phase-dependent ultrastructural and functional changes. Indeed, the size distributions of SDS-resistant core-prion particles significantly change during growth without affecting the structural information specific to each prion strain. The infectious properties of Sup35p prion particles undergo dramatic growth phase-dependent changes. Importantly, we found that while [PSI+] has little to no effects on the growth rates of yeasts, it robustly prolongs their chronological lifespan. Furthermore, this beneficial effect can then be permanently and efficiently fixed in the cells even when [PSI+] is subsequently lost. Similar genetic fixation of [PSI+]-induced epigenetic characteristics were previously observed and suggested [PSI+] (and possibly other prions) can act as transient evolutionary capacitators
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Anand, Ashish. "Development of a bio-sensing technique for the detection of prions in foods." Texas A&M University, 2003. http://hdl.handle.net/1969.1/1503.
Full textAbstract:
An affinity based bio-sensing technique was developed using an anti-transmissible spongiform encephalopathy monoclonal antibody as a bio-recognition molecule. Fluorescein iso-thio-cynate (FITC), labeled with a prion epitope (QYQRES), was used as a decoy for prions. Experiments done in 0.1M phosphate buffer revealed that the dye fluorescence increased with the pH of the buffer and was influenced by solvent polarity.
Binding studies conducted at pH 6, 7, and 8 showed that the optimum pH for the antibody-decoy binding was 7. Maximum differences between control and antibody samples were observed at pH 7. The optimum incubation time was found to be less than 4 hours for the control, antibody, and the prion samples at room temperature. Prion detection curves were established at 4 and 10 nM antibody decoy concentrations. The lowest detectable prion concentration in phosphate buffer was 8 nM.
Experimental conditions determined in the phosphate buffer were used to implement the technique in gelatin and baby formula. Prion detection curves were generated in 0.01, 0.4, 1.0 and 2.0 mg/ml of gelatin solution. The gelatin interfered with the binding and the displacement reaction of antibody, decoy and prion. Addition of an anionic surfactant, sodium dodecyl sulfate (SDS) at 0.3 mg/ml to gelatin samples facilitated prion detection in gelatin. The lowest detectable concentration of prion in gelatin was 0.5 nM at 0.4mg/ml gelatin. The baby formula samples produced light scattering and the intrinsic peak of baby formula at 526nm interfered with the dye peak at 514nm. Serial dilutions of baby formula were done to reduce the interference. Prion detection curves were then obtained at 1.31 and 5.34 mg/ml baby formula and 0.454 mg/ml of Triton-X-100 was added to the baby formula samples. The lowest detectable concentration of prion was 2 nM for baby formula.
This developed bio-sensing technique can be used to detect prion in gelatin and baby formula solutions. Addition of surfactants assisted prion detection in foods, while high concentrations of gelatin and baby formula had an adverse effect on the detection system.
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Nako, Entela. "Using E. coli as an experimental system to study the behavior of prion-like proteins." Thesis, Harvard University, 2013. http://dissertations.umi.com/gsas.harvard:11065.
Full textAbstract:
Prions are infectious, self-propagating protein aggregates that have been uncovered in evolutionary divergent members of the eukaryotic domain of life. It is not known whether prokaryotic organisms contain proteins that exhibit prion-like behavior. However, studies have shown that the E. coli cytoplasm can support conversion of the well-characterized Saccharomyces cerevisiae yeast prion protein Sup35 into the prion form and that this conversion, like in the yeast system, is dependent on the presence of amyloid aggregates of another yeast prion protein, a so-called PIN factor. It is interesting that the bacterial system recapitulates the in vivo requirements for Sup35 prion formation in the native yeast system despite the fact that bacteria diverged from eukaryotes ~2.2 billion years ago. In yeast, once formed, the Sup35 prion is stably propagated and this process is independent of the PIN factor. Using the same yeast prion protein, Sup35, in CHAPTER 2 we show that prion aggregates can be maintained for up to 90 generations in the bacterial cytoplasm and that these aggregates are still infectious when transformed into yeast.
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Gokhale, Kavita Chandan. "Interactions between endogenous prions, chaperones and polyglutamine proteins in the yeast model." Diss., Available online, Georgia Institute of Technology, 2005, 2005. http://etd.gatech.edu/theses/available/etd-02272005-193343/unrestricted/gokhale%5Fkavita%5Fc%5F200505%5Fphd.pdf.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Biology, Georgia Institute of Technology, 2005.<br>Dr Yury Chernoff, Committee Member ; Dr Jung Choi, Committee Member ; Dr Nick Hud, Committee Member ; Dr Roger Wartell, Committee Member ; Dr Harish Radhakrishna, Committee Member. Vita. Includes bibliographical references.
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Maluquer, de Motes i. Porta Carlos. "Estudi de l'excreció i estabilitat de prions en el medi." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2007. http://hdl.handle.net/10803/2405.
Full textAbstract:
Els prions són els agents causants de les encefalopaties espongiformes transmissibles: malalties amb un llarg període d'incubació associades a una neurodegeneració progressiva i letal, i la deposició d'una proteïna resistent a la degradació amb proteases coneguda com PrPres. L'aparició d'una nova malaltia humana (la variant de la malaltia de Creutzfeldt-Jakob) i la seva associació amb malalties priòniques animals com l'encefalopatia espongiforme bovina (EEB) ha produït en els últims anys un increment dels esforços i els estudis per al control i l'eradicació d'aquestes i d'altres malalties priòniques ja existents com la tremolor ovina o scrapie del bestiar oví. En aquest treball, s'ha avaluat per primera vegada el paper dels prions com a contaminants ambientals i el risc associat a la seva possible transmissió.<br/>En els escorxadors on es processen animals de risc i animals infectats per malalties priòniques existeix un risc associat al material infecciós (teixit cerebral, medul·la, nerviós) que s'aboca a les aigües residuals. Mitjançant la detecció d'adenovirus porcins i bovins per PCR niada en aquestes aigües es va determinar la presència de contaminació d'origen animal específica de bestiar boví i porcí. En les primeres, gràcies al desenvolupament d'un protocol basat en centrifugacions i detecció per western-blot, es va determinar l'existència de nivells inferiors a 2-4 µg de material infecciós en 15 ml d'aigua residual. D'acord amb els estudis d'infectivitat presents en bibliografia, aquestes dades equivalen a una presència inferior a 10-6-10-7 dosis letals 50 per via oral en humans.<br/>L'excreció de proteïnes priòniques per via fecal pot representar una entrada directa d'agents infecciosos en el medi. Un cop desenvolupat un mètode detecció basat en elució amb detergents i immunoprecipitació abans de la detecció per western-blot,es va determinar el patró d'excreció de prions en ratolins alimentats amb material infecciós i en ratolins en la fase terminal de la malaltia. En els darrers, els nivells es van mostrar indetectables, mentre que en els segons es van detectar prions 24-48 h post-administració. Aquestes dades indiquen la possibilitat d'una excreció de prions al medi en animals que ingereixen aliments contaminats. <br/>Considerant l'elevada resistència dels prions als processos inactivadors, es va determinar la persistència de la molècula de PrPres en el medi i, concretament, en medis vehiculars com l'aigua. Mitjançant un protocol de concentració per ultracentrifugació i detecció per western-blot, es va estimar el temps necessari d'inactivació del 90% i 99% (t90 i t99) de la PrPres associada a l'agent infecciós EEB i scrapie inoculats en aigua de mar, aigua residual urbana i d'escorxadors. Les t99 obtingudes per a EEB foren de 25 a 60 dies, aproximadament del doble en el cas d'scrapie. i 10 cops superiors en el cas de solucions fisiològiques. La pèrdua de l'activitat infectiva està essent valorada actualment mitjançant bioassajos murins. <br/>Les dades obtingudes en aquest estudi representen la primera valoració de la presència de proteïnes priòniques en el medi i de les seves possibles vies d'entrada, i suposen el desenvolupament de noves eines per al control del risc associat amb l'exposició als prions en el medi.<br><I>"Study of the excretion and stability of prions in the environment"<br/><br/><br/>TEXT:<br/><br/>Prions are the causative agents of the transmissible spongiform encephalopathies: lethal diseases with long periods of incubation and associated to the deposition of a protease-resistant protein named PrPres. Concerns about the control and eradication of prion diseases increased with the identification of a new human disease (the variant of Creutzfeldt-Jakob disease) and its link with the bovine spongiform encephalopathy (BSE). This work evaluates for the first time the role of prion proteins as environmental contaminants, and the risk associated with its potential transmission.<br/>Slaughterhouses processing risky and infected animals may drain wastewaters containing infective tissues (brain, spleen, nervous tissues). By the detection of porcine and bovine adenovirus by nested-PCR protocols in these waters, it was determined the presence of pollution from porcine and bovine origin. After the development of a centrifugation-based western-blot method, the former was shown to contain less than 2-4 µg of infectious tissue per 15 ml of wastewater. According to published infectivity studies, these levels are equivalent to lower concentrations than 10-6-10-7 oral lethal dose 50 for humans. <br/>Prion excretion by the oral-fecal route may represent a direct input of infectious agents into the environment. A method based on elution with detergents, immunoprecipitation and western-blot detection was developed. Prion excretion was studied in terminally-sick infected mice and also on mice feed with infectious agents. The former show undetectable levels whereas the latter show prions 24-48 hours post-administration. Data presented could suggest a prion excretion in animals being feed with contaminated aliments.<br/>Considering the high resistance of prions to inactivating procedures, it was analyzed the persistence of PrPres molecules in the environment, especially in vehicular media such as water. By a protocol based on ultracentrifugation and western-blot detection, the time needed for the 90 and 99% inactivation (t90 and t99) of PrPres associated to BSE and scrapie agents inoculated in seawater, urban and slaughterhouse sewage. t99 values obtained were from 25 to 60 days for BSE, 2-fold higher for scrapie and 10-fold higher for physiological solutions. The loss of infectivity is currently being analyzed by murine bioassays. <br/>Data obtained in this study is the first evaluation of the presence of prion proteins in the environment and their potential routes of entrance, and represents the development of new tools for the control of the risk associated to the exposition to prions in the environment. </I>
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Gabriel, Pierre. "Équations de transport-fragmentation et applications aux maladies à prions." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00635281.
Full textAbstract:
Les phénomènes de croissance et de fragmentation des polymères jouent un rôle central dans le développement des maladies à prions. Pour les étudier, nous adoptons le formalisme des populations structurées et analysons l'équation intégro-différentielle de transport-fragmentation. Dans un premier temps, nous nous intéressons au problème aux valeurs propres pour l'opérateur de transport-fragmentation linéaire. Nous montrons l'existence et l'unicité de la valeur propre principale et des vecteurs propres associés sous des conditions générales incluant les cas dégénérés dans lesquels le coefficient de transport s'annule à l'origine. Nous analysons ensuite la dépendance de ces éléments propres par rapport aux paramètres de l'équation et mettons en évidence l'existence de comportements non monotones. Les résultats obtenus nous permettent d'aborder deux problèmes de natures différentes. La dépendance par rapport au transport est utilisée pour trouver les états d'équilibres et analyser le comportement en temps long de modèles non-linéaires, dont le " système du prion ". La dépendance par rapport à la fragmentation nous permet quant à elle d'étudier un problème d'optimisation. Celui-ci consiste à introduire un contrôle sur la fragmentation et à trouver la stratégie qui maximise la croissance de la population, ceci à des fins diagnostiques. Dans un dernier chapitre, nous présentons un schéma numérique conservatif pour des équations d'agrégation-fragmentation comprenant un terme de coagulation.