Deamidation of Asparagine to Aspartate Destabilizes Cu, Zn Superoxide Dismutase, Accelerates Fibrillization, and Mirrors ALS-Linked Mutations

去酰胺 SOD1 化学 天冬酰胺 超氧化物歧化酶 生物化学 突变体 肌萎缩侧索硬化 歧化酶 野生型 生物物理学 分子生物学 氨基酸 生物 医学 疾病 病理 基因
作者
Yunhua Shi,Nicholas R. Rhodes,Alireza Abdolvahabi,Taylor P. Kohn,Nathan P. Cook,Angel A. Martı́,Bryan F. Shaw
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:135 (42): 15897-15908 被引量:58
标识
DOI:10.1021/ja407801x
摘要

The reactivity of asparagine residues in Cu, Zn superoxide dismutase (SOD1) to deamidate to aspartate remains uncharacterized; its occurrence in SOD1 has not been investigated, and the biophysical effects of deamidation on SOD1 are unknown. Deamidation is, nonetheless, chemically equivalent to Asn-to-Asp missense mutations in SOD1 that cause amyotrophic lateral sclerosis (ALS). This study utilized computational methods to identify three asparagine residues in wild-type (WT) SOD1 (i.e., N26, N131, and N139) that are predicted to undergo significant deamidation (i.e., to >20%) on time scales comparable to the long lifetime (>1 year) of SOD1 in large motor neurons. Site-directed mutagenesis was used to successively substitute these asparagines with aspartate (to mimic deamidation) according to their predicted deamidation rate, yielding: N26D, N26D/N131D, and N26D/N131D/N139D SOD1. Differential scanning calorimetry demonstrated that the thermostability of N26D/N131D/N139D SOD1 is lower than WT SOD1 by ∼2–8 °C (depending upon the state of metalation) and <3 °C lower than the ALS mutant N139D SOD1. The triply deamidated analog also aggregated into amyloid fibrils faster than WT SOD1 by ∼2-fold (p < 0.008**) and at a rate identical to ALS mutant N139D SOD1 (p > 0.2). A total of 534 separate amyloid assays were performed to generate statistically significant comparisons of aggregation rates among WT and N/D SOD1 proteins. Capillary electrophoresis and mass spectrometry demonstrated that ∼23% of N26 is deamidated to aspartate (iso-aspartate was undetectable) in a preparation of WT human SOD1 (isolated from erythrocytes) that has been used for decades by researchers as an analytical standard. The deamidation of asparagine—an analytically elusive, sub-Dalton modification—represents a plausible and overlooked mechanism by which WT SOD1 is converted to a neurotoxic isoform that has a similar structure, instability, and aggregation propensity as ALS mutant N139D SOD1.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
hx完成签到 ,获得积分10
5秒前
王王碎冰冰完成签到 ,获得积分10
7秒前
lzp完成签到 ,获得积分10
7秒前
呼呼呼完成签到,获得积分10
8秒前
一行白鹭上青天完成签到 ,获得积分10
13秒前
小茵茵完成签到,获得积分10
14秒前
22秒前
你好棒呀完成签到,获得积分10
23秒前
xl完成签到,获得积分10
25秒前
欢呼归尘完成签到,获得积分10
26秒前
Jeffrey完成签到,获得积分0
26秒前
Eloise发布了新的文献求助10
27秒前
不会摸鱼的研究生不是好研究生完成签到 ,获得积分10
32秒前
gypsy_scum完成签到 ,获得积分10
38秒前
不想看文献完成签到 ,获得积分10
38秒前
欣喜的涵柏完成签到 ,获得积分10
39秒前
lpp完成签到 ,获得积分10
41秒前
铜豌豆完成签到 ,获得积分10
41秒前
53秒前
海里的鱼额完成签到 ,获得积分10
58秒前
xtL完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lala完成签到,获得积分10
1分钟前
天天快乐应助猪猪hero采纳,获得10
1分钟前
谨慎乌完成签到,获得积分10
1分钟前
余呀余完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
面包噎人完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Mark完成签到 ,获得积分10
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
甜美香之完成签到 ,获得积分10
1分钟前
手握灵珠常奋笔完成签到,获得积分10
1分钟前
无辜茗完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
害怕的冰颜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
别叫我吃饭饭饭完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
mito完成签到,获得积分10
1分钟前
yx完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
The politics of sentencing reform in the context of U.S. mass incarceration 1000
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6407761
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8226884
关于积分的说明 17449475
捐赠科研通 5460568
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2885587
邀请新用户注册赠送积分活动 1861937
关于科研通互助平台的介绍 1701957