Прионные и неприонные амилоиды: изучение в дрожжевой модели тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.03, доктор биологических наук Кушниров, Виталий Владимирович

• Кушниров, Виталий Владимирович
• доктор биологических наук
• 2008

Оглавление диссертации доктор биологических наук Кушниров, Виталий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СВОЙСТВА АМИЛОИДОВ, ИХ РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ И РОЛЬ В ПРИРОДЕ (Обзор литературы).

1.1. Общие свойства амилоидных полимеров.

1.2. Роль амилоидных полимеров в природе.

1.2.1. Амилоидозы.

1.2.2. Инфекционные амилоиды (прионы).

1.2.3. Непатогенные амилоиды млекопитающих.

1.2.4. Структурные и внеклеточные амилоиды.

1.2.5. Прионы низших эукариот: генетические элементы с необычными свойствами.

1.2.5.1. Нонсенс-супрессорный детерминант [PSf ].

1.2.5.2. Детерминант [URE3]: регуляция метаболизма азота.

1.2.5.3. Детерминант [Р/Л/*]: помощь возникновению других прионов.

1.2.5.4. Белки дрожжей, способные полимеризоваться.

1.2.5.5. [S^]: транскрипционный фактор Swil.

1.2.5.6. Детерминанты [7£Р+] и [cif\.

1.2.5.7. Детерминант [Het-S] гриба P. anserina.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прионные и неприонные амилоиды: изучение в дрожжевой модели»

Некоторые белки человека и животных, растворимые в норме, могут иногда полимеризоваться и накапливаться в виде внутри- или внеклеточных агрегатов или бляшек, что приводит к болезни. У человека известно более 30 белков, образующих такие агрегаты, называемые амилоидами. Амилоидные болезни, или амилоидозы, не поддаются лечению. Они широко распространены, и их встречаемость возрастает с увеличением возраста. К их числу относятся, в частности, болезни Альцгеймера и Паркинсона. Амилоидозы в большинстве случаев неинфекционны, за исключением прионных болезней, связанных с белком РгР.

Агрегаты РгР представляют уникальный пример инфекционного агента без генетической программы в виде ДНК или РНК. Прионные болезни редки, однако недавняя эпизоотия губчатой энцефалопатии коров в Великобритании нанесла многомиллиарный урон экономике, и поставила под угрозу жизни людей в связи с опасностью передачи этого заболевания человеку при употреблении в пищу говядины.

Амилоиды не всегда связаны с болезнью и присутствуют не только у млекопитающих. Имеются данные, что образование амилоидов белком СРЕВ может составлять основу долговременной памяти. Амилоидные полимеры белка Рше117 образуют матрицу для полимеризации предшественника меланина, защищающего клетки от ультрафиолетового излучения. Некоторые исследователи предполагают, что амилоидный переход каких-то белков фиксирует схемы экспрессии генов при дифференцировке клеток. Образование амилоидов связано со старением, но может быть и одной из его причин.

Амилоидные полимеры присутствуют во внеклеточной оболочке у многих бактерий и грибов. Они играют важную роль, обеспечивая как жесткость этой оболочки, так и желаемые адгезивные свойства поверхности микроорганизмов. Так, амилоидные полимеры белков харпинов помогают бактериям ХаШотопаз проникать в межклеточное пространство растений и вызывать гибель их клеток.

Более 10 лет назад прионная гипотеза была использована для объяснения необычных генетических свойств детерминантов [Р5/1"] и \URE3] дрожжей Басскаготусея сегеугягае. Было предположено, что эти детерминанты отражают переход в прионную форму белков БирЗб и Иге2, соответственно. Это предположение, основанное на генетических данных, нуждалось в биохимических доказательствах. Получение таких доказательств для [,Р57+] явилось первой частью представленной работы.

Следует отметить, что [РЗТ^] и [иЛЕЗ] не снижают жизнеспособность клеток дрожжей и могут считаться потенциально полезными. Эти детерминанты явились первыми примерами нового явления - зависимости фенотипа от наследуемого изменения структуры белка, а не от нуклеиновой кислоты. Поэтому представляло интерес изучить механизмы этого явления, чему посвящена оставшаяся часть работы. Дрожжи оказались весьма удобны для изучения прионов благодаря простоте и скорости генетических и генно-инженерных манипуляций, удобству биохимического анализа. Кроме того, в отличие от прионов животных, прионы дрожжей безопасныдля исследователя. Это позволило нам не только охарактеризовать природу прионных детерминантов дрожжей, но и сделать выводы, касающиеся прионного и амилоидного явлений в целом.

Дальнейшее развитие исследований прионов и амилоидов имеет важные общебиологические и медицинские перспективы. В будущем следует ожидать обнаружения новых механизмов связанных с амилоидами у самых разных организмов. Вероятна разработка способов борьбы с амилоидными и прионными болезнями, которые пока являются неизлечимыми. Одной из возможных стратегий лечения таких болезней является повышения уровня некоторых белков-шаперонов. Поиску таких белков посвящен один из разделов данной работы.

Заключение диссертации по теме «Молекулярная биология», Кушниров, Виталий Владимирович

выводы

1. Получены генетические и биохимические доказательства того, что детерминант [PS/] отражает прионное превращение белка Sup35.

2. Показаны прионные свойства гибридного белка Sup35 с прионным доменом из дрожжей Р. methanolica, что выявило распространенность прионного свойства Sup35 у других видов дрожжей.

3. Выявлены клеточные белки, избыток которых может противодействовать поддержанию прионов дрожжей: шапероны Ssal, Ssbl (семейство Hsp70); Sisl, Ydjl и Apjl (семейство Hsp40); Stil; транскрипционные факторы Sfll и Ssn8 и рибосомный белок RppO.

4. Предложена и доказана модель репликации дрожжевых прионов, основанная на их фрагментации шапероном Hspl04.

5. Обнаружено, что прионные полимеры отличаются от прочих клеточных высокомолекулярных комплексов своей нерастворимостью в присутствии сильных ионных детергентов. Разработаны новые методы выделения и анализа прионных полимеров.

6. Установлено, что прионные агрегаты Sup35 состоят из малых полимеров Sup35 и ассоциированных неприонных молекул.

7. Показано, что полимеры Sup35 в различных вариантах [PS/1"] различаются по эффективности их фрагментации шапероном Hspl04, что определяет отличия в размере прионных полимеров, уровне мономерного Sup35 и эффективности нонсенс супрессии.

8. Показано, что прионные полимеры Rnql способны инициировать амилоидную полимеризацию Sup35, однако большинство возникающих полимеров не наследуются вследствие плохой фрагментации шапероном Hspl04.

9. Установлено, что причиной нонсенс супрессии в \psf\ \PIN*~\ клетках сверх-продуцирующих Sup35 является образование ненаследуемых полимеров Sup35.

10. Выдвинута и подтверждена гипотеза о том, что способность прионных полимеров к фрагментации требует наличия гидрофобных аминокислотных остатков в полимеризационном домене.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе (Гл. 3) были получены биохимические доказательства того, что детерминант [PS/] является проявлением прионной формы белка Sup35. Впоследствии аналогичные доказательства были получены для детерминантов [URE3] и [PIN*] (белки Ure2 и Rnql) (Edskes et al., 1999; Sondheimer and Lindquist, 2000). Связь [PS/] с амилоидными полимерами Sup35 был подтверждена другими авторами, показавшими, что [PS/] возникает при введении в клетку путем "белковой" трансформации полимеров Sup35, полученных in vitro из белка Sup35, синтезированного в Е. coli (Tanaka et al., 2004; King and Diaz-Avalos, 2004). Поскольку данные фибриллы заведомо не содержали нуклеиновой кислоты дрожжевого происхождения, эти эксперименты можно считать полным и окончательным доказательством прионной концепции для дрожжевых прионов. Используя для инъекции полученные аналогичным образом фибриллы РгР, удалось инициировать прионное заболевание у мышей (Legname et al., 2004).

Консервативность прионных свойств Sup35 (Гл. 4) была впоследствии продемонстрирована для нескольких других видов дрожжей: Candida albicans (Chien and Weissman, 2001) Klvyveromyces lactis и Yarrowia lipolytica (Nakayashiki et al., 2001). Тем не менее, вопрос о биологической значимости [PS/] все еще является предметом дискуссий. В пользу полезной роли [PS/] говорят также наблюдения того, что [PS/] несколько изменяет устойчивость дрожжей к широкому кругу веществ и условий что дает возможность дрожжам лучше приспосабливаться к изменениям условий окружающей среды (True and Lindquist, 2000; True et al., 2004). С другой стороны, анализ 70 природных изолятов дрожжей не обнаружил у них [PS/], что было интерпретировано в пользу того, что [PS/] является болезнью (Nakayashiki et al., 2005). Ответ на данный вопрос не абсолютен и зависит от строгости определения болезни. С нашей точки зрения, потенциальная полезность [PS/] несомненна.

Дальнейшие исследования белков, противодействующих поддержанию прионов, не выявили принципиально новых категорий белков, не обнаруженых нами (Гл.5). Тем не менее, заслуживает упоминания белок Ssel (HspllO), являющийся нуклеотид-обменивающим фактором для шаперонов подсемейства Ssa. Сверхпродукция Ssel, как и его отсутствие, эффективно устраняли [URE3]

Kryndushkin and Wickner, 2007). Отсутствие Ssel существенно снижало частоту возникновения [PS/"] и могло устранять варианты [PST*], возникшие в присутствии Ssel (Fan et al., 2007; Kryndushkin and Wickner, 2007). Можно предполагать, что влияние Ssel на прионы опосредуется его влиянием на активность белков Ssa. Шаперон Sis 1 оказался весьма важен для поддержания приона [P/iV*]: уменьшение уровня Sisl приводило к увеличению размера прионных агрегатов Rnql и последующей потере [P/iV*] (Aron et al., 2007). К потере [Р/ЛЛ] приводила и делеция несущественной для жизнеспособности глицин-богатой области Sisl (Sondheimer et al., 2001; Lopez et al., 2003). Эксперименты по сверхпродукции шаперонов у дрозофил и мышей показали, что избыток Hsp70 (Chan et al., 2000; Bonini, 2002; Auluck et al., 2002; Cummings et al., 2001) или продукция Hspl04 (Vacher et al., 2005), шаперона, не имеющего аналога у животных, приводят к снижению амилоидообразования, цитотоксичности и нейродегенерации в моделях болезней Гентингтона и Паркинсона.

Фрагментация полимеров Sup35 шапероном Hspl04 (Гл. 6) была подтверждена in vitro с использованием фибрилл белка Sup35, выделенного из Е. coli, и очищенного Hspl04 (Shorter and Lindquist, 2004). Таким образом, модель репликации прионов посредством их фрагментации шапероном Hspl04 стала признанной и единственной на данный момент моделью этого процесса.

Разработанный нами метод ДСН-агарозного электрофореза для анализа амилоидных полимеров (Гл. 7) получил достаточно широкое распространение и был использован во множестве опубликованных работ. Большие перспективы имеет метод выделения амилоидов с использованием ДСН с целью идентификации составляющих их белков. Этот метод, в сочетании с масс-спектрометрической идентификацией белков, может быть применен к любым организмам для научных или диагностических целей. В частности, мы обнаружили, что мажорный белок клеточной стенки дрожжей Bgl2 образует ДСН-нерастворимые комплексы (неопубликованные данные). Поскольку амилоиды уже были выявлены в клеточной стенке грибов и бактерий (Обзор литературы, 1.2.4), амилоидная природа Bgl2 представляется весьма вероятной. Проблемой данного метода, вероятно, решаемой, является повышение чувствительности. Многие важные амилоидные белки могут присутствовать в очень низких концентрациях, например транскрипционные факторы (Du et al., 2008).

Двухуровневая структура прионных агрегатов, показанная нами для Sup35 (Гл. 8), была также продемонстрирована для прионного Rnql (Bagriantsev and Liebman, 2004).

Выявление неприонных амилоидов (Гл. 9) оказалось очень важным для понимания сходства и различия прионов и амилоидов. Подобно вершине айсберга, прионы составляют лишь небольшую, хотя и наиболее заметную часть явления. Среди амилоидных полимеров Sup35, возникающих de novo, к прионному типу принадлежит очень малая доля, однако лишь они могут эффективно размножаться и наследоваться. Полученные результаты подтвердили принципиальное сходство прионов и амилоидов, позволили проанализировать причины неинфекционности амилоидов. В развитие этой работы мы предложили гипотезу о том, что межвидовые барьеры в распространении прионов связаны в значительной мере не с отсутствием кополимеризации гетерологичных прионных белков, а с потерей прионных свойств при передаче процесса полимеризации между разными белками, как в паре Rnql-Sup35. Эксперименты по проверке этой гипотезы ведутся.

Анализ полимеризации гибридных белков с полиглутаминовыми и полиглутамин-тирозиновыми доменами (Гл. 10) поддержал нашу гипотезу о том, что частота фрагментации амилоидных полимеров определяется наличием экспонированных гидрофобных аминокислотных остатков. Эта работа явилась логическим завершением изучения роли фрагментации полимеров в их размножении и свойствах. В настоящее время мы проверяем справедливость данной гипотезы для других гидрофобных аминокислот.

Список литературы диссертационного исследования доктор биологических наук Кушниров, Виталий Владимирович, 2008 год

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

2. Alexandrov,I.M., Vishnevskaya,A.B., Ter-Avanesyan,M.D., and Kushnirov,V.V. (2008). Appearance and propagation of polyglutamine-based amyloids in yeast: Tyrosine residues enable polymer fragmentation. J. Biol. Chem. Epub ahead of print.

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

4. Alper,T., Haig,D.A., and Clarke,M.C. (1966). The exceptionally small size of the scrapie agent. Biochem. Biophys. Res. Commun. 22, 278-284.

5. Aron,R., Higurashi,T., Sahi,C., and Craig,E.A. (2007). J-protein co-chaperone Sisl required for generation of RNQ+. seeds necessary for prion propagation. EMBO J. 26, 3794-3803.

6. Auluck,P.K., Chan,H.Y., Trojanowski,J.Q., Lee,V.M., and Bonini,N.M. (2002). Chaperone suppression of alpha-synuclein toxicity in a Drosophila model for Parkinson's disease. Science 295, 865-868.

7. Bagriantsev,S. and Liebman,S.W. (2004). Specificity of prion assembly in vivo. PSI+. and [M+] form separate structures in yeast. J. Biol. Chem. 279, 51042-51048.

8. Barnhart,M.M. and Chapman,M.R. (2006). Curli biogenesis and function. Annu. Rev. Microbiol. 60,131-147.

9. Belli,G., Gari,E., Aldea,M., and Herrero,E. (1998). Functional analysis of yeastessential genes using a promoter-substitution cassette and the tetracycline-regulatable dual expression system. Yeast 14, 1127-1138.

10. Berson,J.F., Theos,A.C., Harper,D.C., Tenza,D., Raposo,G., and Marks,M.S. (2003). Proprotein convertase cleavage liberates a fibrillogenic fragment of a resident glycoprotein to initiate melanosome biogenesis. J. Cell Biol. 161, 521-533.

11. Bessen,R.A. and Marsh,R.F. (1992). Biochemical and physical properties of the prion protein from two strains of the transmissible mink encephalopathy agent. J. Virol. 66, 2096-2101.

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

13. Bonini,N.M. (2002). Chaperoning brain degeneration. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 99 Suppl 4, 16407-16411.

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

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

16. Bradley,M.E., Edskes,H.K., Hong,J.Y., Wickner,R.B., and Liebman,S.W. (2002). Interactions among prions and prion "strains" in yeast. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 99 Suppl 4, 16392-16399.

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

18. Carlson,G.A., Kingsbury,D.T., Goodman,P.A., Coleman,S., Marshall,S.T., DeArmond,S., Westaway,D., and Prusiner,S.B. (1986). Linkage of prion protein and scrapie incubation time genes. Cell 46, 503-511.

19. Cesareni,G. and Murray,A.H. (1987). Plasmid vectors carrying the replication origin of filamentous phages. In Genetic Engineering: Principles and Methods, J.K.Setlow, ed. (New York: Plenum Press), pp. 135-154.

20. Chan,H.Y., Warrick,J.M., Gray-Board, Paulson,H.L., and Bonini,N.M. (2000). Mechanisms of chaperone suppression of polyglutamine disease: selectivity, synergy and modulation of protein solubility in Drosophila. Hum. Mol. Genet. 9, 2811-2820.

21. Chapman,M.R., Robinson,L.S., Pinkner,J.S., Roth,R., Heuser,J., Hammar,M., Normark,S., and Hultgren,S J. (2002). Role of Escherichia coli curli operons in directing amyloid fiber formation. Science 295, 851-855.

22. Chernoff,Y.O., Derkach,I.L., and Inge-Vechtomov,S.G. (1993). Multicopy SUP35 gene induces de-novo appearance of P5/.-like factors in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Curr. Genet. 24, 268-270.

23. Chernoff,Y.O., Inge-Vechtomov,S.G., Derkach,I.L., Ptyushkina,M.V., Tarunina,O.V., Dagkesamanskaya,A.R., and Ter-Avanesyan,M.D. (1992). Dosage-dependent translational suppression in yeast Saccharomyces cerevisiae. Yeast 8, 489-499.

24. Chernoff,Y.O., Lindquist,S.L., Ono,B., Inge-Vechtomov,S.G., and Liebman,S.W. (1995). Role of the chaperone protein Hspl04 in propagation of the yeast prion- like factor />57*. Science 268, 880-884.

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

26. Cherny,I., Rockah,L., Levy-Nissenbaum,0., Gophna,U., Ron,E.Z., and Gazit,E. (2005). The formation of Escherichia coli curli amyloid fibrils is mediated by prion-like peptide repeats. J. Mol. Biol. 352, 245-252.

27. Chien,P. and Weissman,J.S. (2001). Conformational diversity in a yeast prion dictates its seeding specificity. Nature 410, 223-227.

28. Chiti,F. and Dobson,C.M. (2006). Protein misfolding, functional amyloid, and human disease. Annu. Rev. Biochem. 75, 333-366.

29. Christianson,T.W., Sikorski,R.S., Dante,M., Shero,J.H., and Hieter,P. (1992). Multifunctional yeast high-copy-number shuttle vectors. Gene 110, 119-122.

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

31. Cooper,K.F., Mallory,MJ., Smith,J.B., and Strich,R. (1997). Stress and developmental regulation of the yeast C-type cyclin Ume3p (Srbl Ip/Ssn8p). EMBO J. 16, 4665-4675.

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

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

34. Cox,B.S. (1965). Y, a cytoplasmic suppressor of super-suppression in yeast. Heredity 20, 505-521.

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

36. Creutzfeldt,H.G. (1920). Uber eine eigenartige herdförmige Erkrankung des Zentralnervensystems. Neurol. Psychiatry 57, 1-18.

37. Cummings,CJ., Sun,Y., Opal,P., Antalffy,B., Mestril,R., Orr,H.T., Dillmann,W.H., and Zoghbi,H.Y. (2001). Over-expression of inducible HSP70 chaperone suppresses neuropathology and improves motor function in SCA1 mice. Hum. Mol. Genet. 10, 1511-1518.

38. Dagkesamanskaya,A.R. and Ter-Avanesyan,M.D. (1991). Interaction of the yeast omnipotent suppressors SUP1(STJP45) and SUP2(SUP35) with non-mendelian factors. Genetics 128, 513-520.

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

40. Derkatch,I.L., Bradley,M.E., Hong,J.Y., and Liebman,S.W. (2001). Prions affect the appearance of other prions: the story of P/M. Cell 106, 171-182.

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

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

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

44. Dickinson, A.G., Meikle,V.M., and Fraser,H. (1968). Identification of a gene which controls the incubation period of some strains of scrapie agent in mice. J. Comp Pathol. 78,293-299.

45. Dobson,C.M. (2001). Protein folding and its links with human disease. Biochem. Soc. Symp. 1-26.

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

47. Du,Z., Park,К.W., Yu,H., Fan,Q., and Li,L. (2008). Newly identified prion linked to the chromatin-remodeling factor Swil in Saccharomyces cerevisiae. Nat. Genet. 40, 460-465.

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

49. Инге-Вечтомов,С.Г. and Андрианова,B.M. (1970). Рецессивные cynep-супрессоры у дрожжей. Генетика б, 103-115.

50. Fan,Q., Park,К.W., Du,Z., Morano,K.A., and Li,L. (2007). The role of Ssel in the de novo formation and variant determination of the Р5У+. prion. Genetics 177, 15831593.

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

52. Fowler,D.M., Koulov,A.V., Balch,W.E., and Kelly,J.W. (2007). Functional amyloid-from bacteria to humans. Trends Biochem. Sci. 32, 217-224.

53. Fowler,D.M., Koulov,A.V., oiy-Jost,C., Marks,M.S., Balch,W.E., and Kelly,J.W. (2006). Functional amyloid formation within mammalian tissue. PLoS. Biol. 4, e6.

54. Fritz,J.D., Wolff,J.A., and Greaser,M.L. (1993). Partial titin cDNA sequence isolated from rabbit cardiac muscle RNA. J. Muscle Res. Cell Motil. 14, 347-350.

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

56. Gari,E., Piedrafita,L., Aldea,M., and Herrero,E. (1997). A set of vectors with a tetracycline-regulatable promoter system for modulated gene expression in Saccharomyces cerevisiae. Yeast 13, 837-848.

57. Gebbink,M.F., CIaessen,D., Bouma,B., Dijkhuizen,L., and Wosten,H.A. (2005). Amyloids-a functional coat for microorganisms. Nat. Rev. Microbiol. 3, 333-341.

58. Gerstmann,J., Straussler,E., and Sheinker,I. (1936). Uber eine eigenartige hereditar-familiare erkrankung des zerebellaren systems. Neurology 154, 736-762.

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

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

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

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

63. Goldring,E.S., Grossman,LJ., Krupnick,D., Cryer,D.R., and Marmur,J. (1970). The petite mutation in yeast. Loss of mitochondrial deoxyribonucleic acid during induction of petites with ethidium bromide. J. Mol. Biol. 52, 323-335.

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

65. Hadlow,W.J. (1959). Scrapie and kuru. Lancet 11, 289-290.

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

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

68. Jung,G. and Masison,D.C. (2001). Guanidine hydrochloride inhibits Hspl04 activity in vivo: a possible explanation for its effect in curing yeast prions. Curr. Microbiol. 43, 7-10.

69. Kascsak,RJ., Rubenstein,R., and Carp,R.I. (1991). Evidence for biological and structural diversity among scrapie strains. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 172, 139152.

70. King,C.Y. (2001). Supporting the structural basis of prion strains: induction and identification of PST. variants. J. Mol. Biol. 307, 1247-1260.

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

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

73. Klein,M.A., Frigg,R., Flechsig,E., Raeber,A.J., Kalinke,U., Bluethmann,H., Bootz,F.} Suter,M.} Zinkernagel,R.M., and Aguzzi,A. (1997). A crucial role for B cells in neuroinvasive scrapie. Nature 390, 687-690.

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

75. Krobitsch,S. and Lindquist,S. (2000). Aggregation of huntingtin in yeast varies with the length of the polyglutamine expansion and the expression of chaperone proteins. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 97, 1589-1594.

76. Kryndushkin,D. and Wickner,R.B. (2007). Nucleotide exchange factors for Hsp70s are required for URE3. prion propagation in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Biol. Cell 18, 2149-2154.

77. Kryndushkin,D.S., Alexandrov,I.M., Ter Avanesyan,M.D., and Kushnirov,V.V. (2003). Yeast P57+. prion aggregates are formed by small Sup35 polymers fragmented by Hspl04. J. Biol. Chem. 278, 49636-49643.

78. Kushnirov,V.V., Alexandrov,I.M., Mitkevich,O.V., Shkundina,I.S., and Ter-Avanesyan,M.D. (2006). Purification and analysis of prion and amyloid aggregates. Methods 39, 50-55.

79. Kushnirov,V.V., Kochneva-Pervukhova,N.V., Chechenova,M.B., Frolova,N.S., and Ter Avanesyan,M.D. (2000). Prion properties of the Sup35 protein of yeast Pichia methanolica. EMBO J. 19, 324-331.

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

81. Kushnirov,V.V., Ter-Avanesyan,M.D., TeIckov,M.V., Surguchov,A.P., Smirnov,V.N., and Inge-Vechtomov,S.G. (1988). Nucleotide sequence of the SUP 2 (SUP35) gene of Saccharomyces cerevisiae. Gene 66, 45-54.

82. Kwan,A.H., Winefield,R.D., Sunde,M., Matthews,J.M., Haverkamp,R.G., Templeton,M.D., and Mackay,J.P. (2006). Structural basis for rodlet assembly in fungal hydrophobic. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 103, 3621-3626.

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

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

85. Landles,C. and Bates,G.P. (2004). Huntingtin and the molecular pathogenesis of

86. Huntington's disease. Fourth in molecular medicine review series. EMBO Rep. 5, 958963.

87. Larsen,P., Nielsen,J.L., Dueholm,M.S., Wetzel,R., Otzen,D., and Nielsen,P.H. (2007). Amyloid adhesins are abundant in natural biofilms. Environ. Microbiol. 9, 3077-3090.

88. Laue,T.M. and Rhodes,D.G. (1990). Determination of size, molecular weight, and presence of subunits. Methods Enzymol. 182, 566-587.

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

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

91. Luhrs,T., Ritter,C., Adrian,M., Riek-Loher,D., Bohrmann,B., Dobeli,H., Schubert,D., andRiek,R. (2005). 3D structure of Alzheimer's amyloid-beta(l-42) fibrils. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 102, 17342-17347.

92. Lundmark,K., Westermark,G.T., Nystrom,S., Murphy,C.L., Solomon,A., and Westermark,P. (2002). Transmissibility of systemic amyloidosis by a prion-like mechanism. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 99, 6979-6984.

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

94. Meriin,A.B., Zhang,X., He,X., Newnam,G.P., Chernoff,Y.O., and Sherman,M.Y. (2002). Huntington toxicity in yeast model depends on polyglutamine aggregation mediated by a prion-like protein Rnql. J. Cell Biol. 157, 997-1004.

95. Meyer,R.K., McKinley,M.P., Bowman,K.A., Braunfeld,M.B., Barry,R.A., and Prusiner,S.B. (1986). Separation and properties of cellular and scrapie prion proteins. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 83, 2310-2314.

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

97. Miller,J.H. (1972). Experiments in molecular genetics. Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY).

98. Moriyama,H., Edskes,H.K., and Wickner,R.B. (2000). TJRE3. prion propagation in Saccharomyces cerevisiae: requirement for chaperone Hspl04 and curing by overexpressed chaperone Ydjlp. Mol. Cell Biol. 20, 8916-8922.

99. Nakayashiki,T., Ebihara,K., Bannai,H., and Nakamura,Y. (2001). Yeast P67+. "prions" that are crosstransmissible and susceptible beyond a species barrier through a quasi-prion state. Mol. Cell 7, 1121-1130.

100. Nakayashiki,T., Kurtzman,C.P., Edskes,H.K., and Wickner,R.B. (2005). Yeast prions URE3. and [P57+] are diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 102, 10575-10580.

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

102. Телков,M.B., Сургучев,А.П., Дагкесаманская,А.Р., and Тер-Аванесян,М.Д. (1986). Выделение хромосомного фрагмента ДНК, содержащего ген SUP2 дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Генетика 22, 17-25.

103. Oesch,B., Westaway,D., Walchli,M., McKinley,M.P., Kent,S.B., Aebersold,R., Barry,R.A., Tempst,P., Teplow,D.B., Hood,L.E., and . (1985). A cellular gene encodes scrapie PrP 27-30 protein. Cell 40,135-146.

104. Oh,J., Kim,J.G., Jeon,E., Yoo,C.H., Moon,J.S., Rhee,S., and Hwang,I. (2007). Amyloidogenesis of type Ill-dependent harpins from plant pathogenic bacteria. J. Biol. Chem. 282, 13601-13609.

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

106. Owen,F., Poulter,M., Lofthouse,R., Collinge,J., Crow,TJ., Risby,D., Baker,H.F., Ridley,R.M., Hsiao,K., and Prusiner,S.B. (1989). Insertion in prion protein gene in familial Creutzfeldt-Jakob disease. Lancet 1, 51-52.

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

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

109. Pattison,I.H. (1965). Resistance of the scrapie agent to formalin. J. Comp. Pathol. 75, 159-164.

110. Paushkin,S.V., Kushnirov,V.V., Smirnov,V.N., and Ter Avanesyan,M.D. (1996). Propagation of the yeast prion-like PS/. determinant is mediated by oligomerization of the SC/P35-encoded polypeptide chain release factor. EMBO J. 15, 3127-3134.

111. Paushkin,S.V., Kushnirov,V.V., Smirnov,V.N., and Ter Avanesyan,M.D. (1997b). Interaction between yeast Sup45p (eRFl) and Sup35p (eRF3) polypeptide chain release factors: implications for prion-dependent regulation. Mol. Cell Biol. 17, 27982805.

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

113. Pawelek,J.M. and Lerner,A.B. (1978). 5,6-Dihydroxyindole is a melanin precursor showing potent cytotoxicity. Nature 276, 626-628.

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

115. Podrabsky,J.E„ Carpenter,J.F., and Hand,S.C. (2001). Survival of water stress in annual fish embryos: dehydration avoidance and egg envelope amyloid fibers. Am. J. Physiol Regul. Integr. Comp Physiol 280, R123-R131.

116. Pollard,T.D. and Borisy,G.G. (2003). Cellular motility driven by assembly and disassembly of actin filaments. Cell 112, 453-465.

117. Priola,S.A., Caughey,B., Race,R.E., and Chesebro,B. (1994). Heterologous PrP molecules interfere with accumulation of protease-resistant PrP in scrapie-infected murine neuroblastoma cells. J. Virol. 68, 4873-4878.

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

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

120. Prusiner,S.B., Scott,M.R., DeArmond,S.J., and Cohen,F.E. (1998). Prion protein biology. Cell 93, 337-348.

121. Ross,E.D., Baxa,U., and Wickner,R.B. (2004). Scrambled prion domains form prions and amyloid. Mol. Cell Biol. 24, 7206-7213.

122. Ross,E.D., Edskes,H.K., Terry,M.J., and Wickner,R.B. (2005a). Primary sequence independence for prion formation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 102, 12825-12830.

123. Ross,E.D., Minton,A., and Wickner,R.B. (2005b). Prion domains: sequences, structures and interactions. Nat. Cell Biol. 7, 1039-1044.

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

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

126. Sanger,F., Nicklen,S., and Coulson,A.R. (1977). DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 74, 5463-5467.

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

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

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

130. Shewmaker,F., Wickner,R.B., and Tycko,R. (2006). Amyloid of the prion domain of Sup35p has an in-register parallel beta-sheet structure. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 103, 19754-19759.

131. Shkundina,I.S., Kushnirov,V.V., Tuite,M.F., and Ter-Avanesyan,M.D. (2006). The role of the N-terminal oligopeptide repeats of the yeast sup35 prion protein in propagation and transmission of prion variants. Genetics 172, 827-835.

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

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

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

135. Silveira,J.R., Raymond,G.J., Hughson,A.G., Race,R.E., Sim,V.L., Hayes,S.F., and Caughey,B. (2005). The most infectious prion protein particles. Nature 437, 257-261.

136. Slotta,U., Hess,S., Spiess,K., Stromer,T., Serpell,L., and Scheibel,T. (2007). Spider silk and amyloid fibrils: a structural comparison. Macromol. Biosci. 7, 183-188.

137. Smith, J.F., Knowles,T.P., Dobson,C.M., Macphee,C.E., and Welland,M.E. (2006). Characterization of the nanoscale properties of individual amyloid fibrils. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 103, 15806-15811.

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

139. Sondheimer,N., Lopez,N., Craig,E.A., and Lindquist,S. (2001). The role of Sis 1 in the maintenance of the RNQ+. prion. EMBO J. 20, 2435-2442.

140. Song,W. and Carlson,M. (1998). Srb/mediator proteins interact functionally and physically with transcriptional repressor Sfll. EMBO J. 17, 5757-5765.

141. Stansfield,I., Akhmaloka, and Tuite,M.F. (1995a). A mutant allele of the SUP45 (SAL4) gene of Saccharomyces cerevisiae shows temperature-dependent allosuppressor and omnipotent suppressor phenotypes. Curr. Genet. 27, 417-426.

142. Stone,D.E. and Craig,E.A. (1990). Self-regulation of 70-kilodalton heat shock proteins in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell Biol. 10, 1622-1632.

143. Stromer,T. and Serpell,L.C. (2005). Structure and morphology of the Alzheimer's amyloid fibril. Microsc. Res. Tech. 67, 210-217.

144. Tanaka,M., Chien,P., Naber,N., Cooke,R., and Weissman,J.S. (2004). Conformational variations in an infectious protein determine prion strain differences. Nature 428, 323328.

145. Tanaka,M., Chien,P., Yonekura,K., and Weissman,J.S. (2005). Mechanism of cross-species prion transmission: an infectious conformation compatible with two highly divergent yeast prion proteins. Cell 121,49-62.

146. Tanaka,M., Collins,S.R., Toyama,B.H., and Weissman,J.S. (2006). The physical basis of how prion conformations determine strain phenotypes. Nature 442, 585-589.

147. Tanaka,M. and Weissman,J.S. (2006). An efficient protein transformation protocol for introducing prions into yeast. Methods Enzymol. 412, 185-200.

148. Taneja,V., Maddelein,M.L., Talarek,N., Saupe,S.J., and Liebman,S.W. (2007). A non-Q/N-rich prion domain of a foreign prion, Het-s., can propagate as a prion in yeast. Mol. Cell 27, 67-77.

149. Ter-Avanesyan,M.D., Dagkesamanskaya,A.R., Kushnirov,V.V., and Smirnov,V.N. (1994). The SUP35 omnipotent suppressor gene is involved in the maintenance of the non-Mendelian determinant P57+. in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Genetics 137, 671-676.

150. Theos,A.C., Truschel,S.T., Raposo,G., and Marks,M.S. (2005). The Silver locus product Pmell7/gpl00/Silv/ME20: controversial in name and in function. Pigment Cell Res. 18, 322-336.

151. Towbin,H., Staehelin,T., and Gordon,J. (1979). Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 76, 4350-4354.

152. True,H.L., Berlin,I., and Lindquist,S.L. (2004). Epigenetic regulation of translation reveals hidden genetic variation to produce complex traits. Nature 431, 184-187.

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

154. Vacher,C., Garcia-Oroz,L., and Rubinsztein,D.C. (2005). Overexpression of yeast hspl04 reduces polyglutamine aggregation and prolongs survival of a transgenic mouse model of Huntington's disease. Hum. Mol. Genet. 14, 3425-3433.

155. Wang,K. (1982). Purification of titin and nebulin. Methods Enzymol. 85 Pt B, 264274.

156. Warrick,J.M., Chan,H.Y., Gray-Board, Chai,Y., Paulson,H.L., and Bonini,N.M. (1999). Suppression of polyglutamine-mediated neurodegeneration in Drosophila by the molecular chaperone HSP70. Nat. Genet. 23, 425-428.

157. Wegrzyn,R.D., Bapat,K., Newnam,G.P., Zink,A.D., and Chernoff,Y.O. (2001). Mechanism of prion loss after Hspl04 inactivation in yeast. Mol. Cell Biol. 21, 46564669.

158. Wickner,R.B. (1994). URE3. as an altered Ure2 protein: evidence for a prion analog in Saccharomyces cerevisiae. Science 264, 566-569.

159. Wickner,R.B., Taylor,K.L., Edskes,H.K., Maddelein,M.L., Moriyama,H., and Roberts,B.T. (1999). Prions in Saccharomyces and Podospora spp.: protein-based inheritance. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63, 844-61, table.

160. Xing,Y., Nakamura,A., Chiba,T., Kogishi,K., Matsushita,T., Li,F., Guo,Z., Hosokawa,M., Mori,M., and Higuchi,K. (2001). Transmission of mouse senile amyloidosis. Lab Invest 81, 493-499.

161. Zhouravleva,G., Frolova,L., Le,G., X, Le,G.R., Inge-Vechtomov,S., Kisselev,L., and Philippe,M. (1995). Termination of translation in eukaryotes is governed by two interacting polypeptide chain release factors, eRFl and eRF3. EMBO J. 14, 40654072.

162. Zigas,V. and Gajdusek,D.C. (1957). Kuru: clinical study of a new syndrome resembling paralysis agitans in natives of the Eastern Highlands of Australian New Guinea. Med. J. Aust. 2, 745-754.1. БЛАГОДАРНОСТИ