$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De ziekte van Parkinson (PD) is een ernstig probleem voor vergrijzende samenlevingen wereldwijd. De aggregatie van α-synucleïne is nauw verbonden met PD en eiwitaggregaten van α-synucleïne worden veel gebruikt als moleculaire biomarker voor het diagnosticeren van de ziekte1. α-synucleïne is een klein zuur eiwit (140 aminozuren lang) met drie domeinen, namelijk de N-terminale lipide-bindende α-helix, het amyloïde-bindende centrale domein (NAC) en de C-terminale zure staart2. Het verkeerd vouwen van α-synucleïne kan spontaan optreden en leidt uiteindelijk tot de vorming van amyloïde aggregaten genaamd Lewy bodies3. α-synucleïne kan op verschillende manieren bijdragen aan de pathogenese van PD. Over het algemeen wordt gedacht dat de abnormale, oplosbare oligomere vormen die protofibrillen worden genoemd, toxische soorten zijn die neuronale celdood veroorzaken door verschillende cellulaire doelen te beïnvloeden, waaronder synaptische functie3.
De biologische modellen die worden gebruikt om neurodegeneratieve ziekten te bestuderen, moeten relevant zijn voor mensen met betrekking tot hun genoom en cellulaire biologie. De beste modellen zouden menselijke neuronale cellijnen zijn. Deze cellijnen worden echter geassocieerd met verschillende technische problemen, zoals problemen bij het onderhoud van culturen, lage efficiëntie van transfectie en hoge kosten4. Om deze redenen is een eenvoudig en betrouwbaar instrument nodig om de vooruitgang op dit onderzoeksgebied te versnellen. Belangrijk is dat de tool gemakkelijk te gebruiken moet zijn voor het analyseren van de verzamelde gegevens. Vanuit deze perspectieven zijn verschillende modelorganismen op grote schaal gebruikt, waaronder Drosophila, Caenorhabditis elegans, Danio rerio, gist en knaagdieren5. Onder hen is gist het beste modelorganisme omdat genetische manipulatie gemakkelijk is en goedkoper is dan de andere modelorganismen. Het belangrijkste is dat gist hoge overeenkomsten heeft met menselijke cellen, zoals 60% sequentie homologie aan menselijke orthologen en 25% nauwe homologie met menselijke ziekte-gerelateerde genen6, en ze delen ook fundamentele eukaryote celbiologie. Gist bevat veel eiwitten met vergelijkbare sequenties en analoge functies als die in menselijke cellen7. Inderdaad, gist die menselijke genen tot expressie brengt, is op grote schaal gebruikt als een modelsysteem om cellulaire processen op tehelderen 8. Deze giststam wordt gehumaniseerde gist genoemd en is een nuttig hulpmiddel voor het onderzoeken van de functie van menselijke genen9. Gehumaniseerde gist heeft verdienste voor het bestuderen van genetische interacties omdat genetische manipulatie goed ingeburgerd is in gist.
In deze studie gebruikten we de gist Saccharomyces cerevisiae als modelorganisme om de pathogenese van PD te bestuderen, met name voor het onderzoeken van α-synucleïne aggregaatvorming en cytotoxiciteit10. Voor de expressie van α-synucleïne in de ontluikende gist, werd de W303a-stam gebruikt voor transformatie met plasmiden die coderen voor de wild-type en familiale PD-geassocieerde varianten van α-synucleïne. Aangezien de W303a-stam een auxotrofe mutatie op URA3 heeft, is deze van toepassing op de selectie van cellen die plasmiden met URA3 bevatten. De expressie van α-synucleïne gecodeerd in een plasmide wordt gereguleerd onder de GAL1 promotor. Zo kan het expressieniveau van α-synucleïne worden gecontroleerd. Bovendien maakt de fusie van groen fluorescerend eiwit (GFP) in het C-terminale gebied van α-synucleïne de monitoring van α-synucleïne foci-vorming mogelijk. Om de kenmerken van de familiale PD-geassocieerde varianten van α-synucleïne te begrijpen, drukten we deze varianten ook uit in gist en onderzochten we hun cellulaire effecten. Dit systeem is een eenvoudig hulpmiddel voor het screenen van verbindingen of genen die beschermende rollen vertonen tegen de cytotoxiciteit van α-synucleïne.