Elevated alpha-synuclein caused by SNCA gene triplication impairs neuronal differentiation and maturation in Parkinson's patient-derived induced pluripotent stem cells

We have assessed the impact of α-synuclein overexpression on the differentiation potential and phenotypic signatures of two neural-committed induced pluripotent stem cell lines derived from a Parkinson´s disease patient with a triplication of the human SNCA genomic locus. In parallel, comparative studies were performed on two control lines derived from healthy individuals and lines generated from the patient iPS-derived neuroprogenitor lines infected with a lentivirus incorporating a small hairpin RNA to knock down the SNCA mRNA. The SNCA triplication lines exhibited a reduced capacity to differentiate into dopaminergic or GABAergic neurons and decreased neurite outgrowth and lower neuronal activity compared with control cultures. This delayed maturation phenotype was confirmed by gene expression profiling, which revealed a significant reduction in mRNA for genes implicated in neuronal differentiation such as delta-like homolog 1 (DLK1), gamma-aminobutyric acid type B receptor subunit 2 (GABABR2), nuclear receptor related 1 protein (NURR1), G-protein-regulated inward-rectifier potassium channel 2 (GIRK-2) and tyrosine hydroxylase (TH). The differentiated patient cells also demonstrated increased autophagic flux when stressed with chloroquine. We conclude that a two-fold overexpression of α-synuclein caused by a triplication of the SNCA gene is sufficient to impair the differentiation of neuronal progenitor cells, a finding with implications for adult neurogenesis and Parkinson´s disease progression, particularly in the context of bioenergetic dysfunction.Fil: Oliveira, L. M. A.. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Falomir Lockhart, Lisandro Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Botelho, M. G.. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; Alemania. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Lin, K. H.. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Wales, P.. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Koch, J. C.. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Gerhardt, Elizabeth. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Taschenberger, H.. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Outeiro, T. F.. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Lingor, P.. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Schüele, B.. The Parkinson’s Institute; Estados UnidosFil: Arndt Jovin, D. J.. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Jovin, T. M.. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; Alemani

Autoagregación de apolipoproteína A-I humana : Estudios con mutantes de cisteína marcadas con pirenil-maleimida

La apolipoproteína A-I (apoAI) es la proteína mayoritaria de las lipoproteínas de alta densidad (HDL) a las que se les atribuye un rol antiaterogénico, en especial por su participación en el transporte del exceso de colesterol desde tejidos periféricos hacia el hígado para su catabolismo y eliminación. ApoAI está constituida por a-hélices anfipáticas que en agua forman un ramillete de estructura terciaria poco definida o glóbulo fundido; y que en función de la concentración se autoagrega para formar dímeros y oligómeros de diferente tamaño.Facultad de Ciencias Médica

Autoagregación de apolipoproteína A-I humana : Estudios con mutantes de cisteína marcadas con pirenil-maleimida

La apolipoproteína A-I (apoAI) es la proteína mayoritaria de las lipoproteínas de alta densidad (HDL) a las que se les atribuye un rol antiaterogénico, en especial por su participación en el transporte del exceso de colesterol desde tejidos periféricos hacia el hígado para su catabolismo y eliminación. ApoAI está constituida por a-hélices anfipáticas que en agua forman un ramillete de estructura terciaria poco definida o glóbulo fundido; y que en función de la concentración se autoagrega para formar dímeros y oligómeros de diferente tamaño.Facultad de Ciencias Médica

Autoagregación de apolipoproteína A-I humana : Estudios con mutantes de cisteína marcadas con pirenil-maleimida

La apolipoproteína A-I (apoAI) es la proteína mayoritaria de las lipoproteínas de alta densidad (HDL) a las que se les atribuye un rol antiaterogénico, en especial por su participación en el transporte del exceso de colesterol desde tejidos periféricos hacia el hígado para su catabolismo y eliminación. ApoAI está constituida por hélices anfipáticas que en agua forman un ramillete de estructura terciaria poco definida o glóbulo fundido; y que en función de la concentración se autoagrega para formar dímeros y oligómeros de diferente tamaño. Objetivos: obtener información sobre la autoagregación en solución e interacción con membrana de ApoA-I ya que es importante para comprender los mecanismos de generación de HDL, así como también la amiloideogénesis.Facultad de Ciencias Médica

Autoagregación de apolipoproteína A-I humana : Estudios con mutantes de cisteína marcadas con pirenil-maleimida

La apolipoproteína A-I (apoAI) es la proteína mayoritaria de las lipoproteínas de alta densidad (HDL) a las que se les atribuye un rol antiaterogénico, en especial por su participación en el transporte del exceso de colesterol desde tejidos periféricos hacia el hígado para su catabolismo y eliminación. ApoAI está constituida por a-hélices anfipáticas que en agua forman un ramillete de estructura terciaria poco definida o glóbulo fundido; y que en función de la concentración se autoagrega para formar dímeros y oligómeros de diferente tamaño.Facultad de Ciencias Médica

Biophysical properties and cellular toxicity of covalent crosslinked oligomers of α-synuclein formed by photoinduced side-chain tyrosyl radicals

Alpha-synuclein (αS), a 140 amino acid presynaptic protein, is the major component of the fibrillar aggregates (Lewy bodies) observed in dopaminergic neurons of patients affected by Parkinson?s disease. It is currently believed that noncovalent oligomeric forms of αS, arising as intermediates in its aggregation, may constitute the major neurotoxic species. However, attempts to isolate and characterize such oligomers in vitro, and even more so in living cells, have been hampered by their transient nature, low concentration, polymorphism, and inherent instability. In this work, we describe the preparation and characterization of low molecular weight covalently bound oligomeric species of αS obtained by crosslinking via tyrosyl radicals generated by blue-light photosensitization of the metal coordination complex ruthenium (II) tris-bipyridine in the presence of ammonium persulfate. Numerous analytical techniques were used to characterize the αS oligomers: biochemical (anion-exchange chromatography, SDS-PAGE, and Western blotting); spectroscopic (optical: UV/Vis absorption, steady state, dynamic fluorescence, and dynamic light scattering); mass spectrometry; and electrochemical. Light-controlled protein oligomerization was mediated by formation of Tyr?Tyr (dityrosine) dimers through ?C?C? bonds acting as covalent bridges, with a predominant involvement of residue Y39. The diverse oligomeric species exhibited a direct effect on the in vitro aggregation behavior of wild-type monomeric αS, decreasing the total yield of amyloid fibrils in aggregation assays monitored by thioflavin T (ThioT) fluorescence and light scattering, and by atomic force microscopy (AFM). Compared to the unmodified monomer, the photoinduced covalent oligomeric species demonstrated increased toxic effects on differentiated neuronal-like SH-SY5Y cells. The results highlight the importance of protein modification induced by oxidative stress in the initial molecular events leading to Parkinson´s disease.Fil: Borsarelli, Claudio Darío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Falomir Lockhart, Lisandro Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ostatná, Veronika. Max Planck Institut Für Biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Fauerbach, Jonathan Arturo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Hsiao, He Hsuan. Institute Of Biophysics, Academy Of Sciences; República ChecaFil: Urlaub, Henning. Institute Of Biophysics, Academy Of Sciences; República ChecaFil: Palecek, Emil. No especifíca;Fil: Jares Erijman, Elizabeth A.. Max Planck Institut Für Biophysikalische Chemie; AlemaniaFil: Jovin, Thomas M.. Max Planck Institut Für Biophysikalische Chemie; Alemani