Summary
Här beskriver vi ett protokoll för rening av mycket aktiva Hsp104, en hexameric AAA + protein från jäst, vilket par ATP hydrolys till protein uppdelning. Detta system utnyttjar en His6-märkta bygga för affinitet rening från
Abstract
Hsp104 är en hexameric AAA + protein 1 från jäst, vilket par ATP hydrolys till protein uppdelning 20-10 (bild 1). Denna verksamhet tillför två viktiga selektiva fördelar. Först ger Återställande av oordnade aggregat efter Hsp104 jäst överlevnaden efter olika protein-misfolding påkänningar, inbegripet heat shock 3,5,11,12. För det andra möjliggör ombyggnad av kors-beta amyloidfibrerna av Hsp104 jäst att utnyttja myriad prioner (smittsamma amyloid) som en reservoar av nyttiga och ärftlig fenotypisk variation 13-22. Anmärkningsvärt, remodels Hsp104 direkt preamyloid oligomerer och fibriller amyloid, inklusive de består av proteiner jäst prioner Sup35 och Ure2 23-30. Detta amyloid-remodeling funktionalitet är en specialiserad aspekt av jäst Hsp104. E. coli orthologue, ClpB, underlåter att oligomerer omskapa preamyloid eller fibriller amyloid 26,31,32.
Hsp104 orthologues finns i alla riken i livet utom perplexingly, djur. I själva verket, om djurceller har någon enzymatisk system som par protein uppdelning till Återställande (i stället för nedbrytning) är okänd 33-35. Därför har vi och andra föreslagit att Hsp104 kan utvecklas som ett terapeutiskt medel för olika neurodegenerativa sjukdomar i samband med misfolding av specifika proteiner i giftiga preamyloid oligomerer och fibriller amyloid 4,7,23,36-38. Det finns inga behandlingar som inriktas direkt på den aggregerade arter i samband med dessa sjukdomar. Ändå löser Hsp104 toxiska oligomerer och fibriller amyloid som består av alfa-synuklein, som har samband med Parkinsons sjukdom 23 liksom former amyloid av PrP 39. Viktigt minskar Hsp104 proteinaggregering och ameliorates neurodegeneration i gnagarmodeller av Parkinsons sjukdom 23 och Huntingtons sjukdom 38. Helst för att optimera behandlingen och minimera biverkningar, skulle Hsp104 vara konstruerad och förstärkas för att selektivt omforma särskilda aggregat central för sjukdomen i fråga 4,7. Men den begränsade strukturella och mekanistiska förståelsen för hur Hsp104 disaggregates en så mångfacetterad repertoar av aggregerade strukturer och oberoende proteiner hämmar dessa strävanden 30,40-42.
För att förstå struktur och mekanism Hsp104 är det viktigt att studera rent protein och rekonstruera dess disaggregase aktivitet med minimal komponenter. Hsp104 är en 102kDa protein med en PI på ~ 5,3, vilket hexamerizes i närvaro av ADP och ATP, eller vid hög proteinhalt koncentrationer i avsaknad av nukleotid 43-46. Här beskriver vi ett optimerat protokoll för rening av mycket aktiva, stabila Hsp104 från E. coli. Användningen av E. coli kan förenklas storskalig produktion och vår metod kan utföras snabbt och tillförlitligt för många Hsp104 varianter. Vår protokoll ökar Hsp104 renhet och förenklar Hans 6-tagg bort jämfört med en tidigare reningsmetod från E. coli 47. Dessutom är våra protokoll mer lättvindigt och bekvämt än två nyare protokollen 26,48.
Protocol
1. Redovisning av Hsp104
- Den plasmid som används för rening i E. coli, pPROEX-HTB-Hsp104 innehåller Hsp104 öppen läsram under inducerbara kontroll av TRC promotor 26. Den plasmid producerar Hsp104 med en N-terminal Hans 6-tagg som kan tas bort genom TEV proteas klyvning. Förvandla pPROEX-HTB-Hsp104 i kodon-optimerade E. coli BL21-CodonPlus-RIL celler (Stratagene, Agilent Technologies) med en typisk bakteriell omvandling förfarande (t.ex. enligt tillverkarens anvisningar). Det är viktigt att använda ett kodon-optimerade E. coli stam eftersom Hsp104 har en ovanlig kodon partiskhet.
- Inokulera en 100 mL 2XYT kultur (USB. Recept: 16 g / L kasein pepton, 10g / L jästextrakt, 5g / L NaCl, pH 7,0) kompletterat med 100μg/mL ampicillin och 34μg/mL kloramfenikol med färska transformants och växa över natten vid 37 ° C med skakningar vid 200rpm.
- Inokulera 10mL av natten kultur i 6 x 1L 2XYT med 100μg/mL ampicillin och 34μg/mL kloramfenikol i 2L flaskor. Skaka på 250rpm vid 37 ° C tills OD 600 = 0,4 till 0,6. Sluta skaka och minska temperaturen till 15 ° C. Låt cellerna att balansera unagitated för 30min i inkubatorn tills den når 15 ° C. När 15 ° C uppnås framkalla protein uttryck genom att lägga IPTG till en slutlig koncentration av 1mm. Återuppta skaka på 250rpm över natten (12-16 timmar).
2. Cell Harvest och lys
- Harvest celler genom centrifugering (i en precooled rotorn) vid 4000 rpm för 20min vid 4 ° C (vi använder en Sorvall RC 3BP + centrifug). Efterföljande steg måste utföras omedelbart eftersom Hsp104 aktivitet minskar när E. coli-celler är frysta. Dessutom bör alla efterföljande steg utförs på is eller vid 4 ° C.
- Resuspendera cell pellets i prechilled (på is) 10ml lyseringsbuffert (40mm HEPES-KOH pH 7,4, 500mm KCl, 20mm MgCl 2, 2,5% (w / v) glycerol, 20mm imidazol, 5μM pepstatin A, komplett proteashämmare cocktail (1 EDTA -fri tablet/50mL) och 2mm β-merkaptoetanol).
- Lyse celler med en fransk press (Emulsiflex) homogeniseringsblandare som använder en värmeväxlare nedsänkt i isvatten. Före användning se till att alla celler klumpar har solubilized. Efter utjämnande homogeniseringsblandare med lyseringsbuffert är två passerar genom cylinder med ett tryck på 15,000-18,000 psi räcker för full lys. Om en fransk press inte är tillgänglig, kan inkubering med lysozym följt av ultraljudsbehandling användas (se diskussion). Spara ett litet urval av lyserade celler för SDS-PAGE analys (1μL) (lysat på bild. 2).
- Ta bort cellfragment genom centrifugering vid 16.000 rpm för 20min vid 4 ° C (vi använder en Sorvall RC5C + centifuge). Behåll supernatanten för nästa steg och sparar ett litet urval (1μL) av supernatanten för SDS-PAGE analys (Ni Load i Fig.. 2).
3. Hsp104 Rening
- Blanda supernatanten från steg 2,4 med 12ml (2ml Ni-Sepharose pärlor per 1L celler) på 50% uppslamning av jämvikt lyseringsbuffert Ni-Sepharose pärlor (GE).
- Rotera prov sakta i 3 timmar vid 4 ° C så att Ni-Sepharose förblir jämnt stängts och skummande minimeras. Kortare inkubationstider är möjligt, men kommer att minska avkastningen. Vid 4 ° C i närvaro av proteashämmare, förekommer lite förnedring och ett 3-timmars Ni-Sepharose inkubationstid inte minskar aktiviteten hos slutprodukten. Samla Ni-Sepharose genom centrifugering i 2 minuter vid 4 ° C vid 2000 rpm (Eppendorf 5810R centrifuger). Spara ett litet urval av supernatanten för SDS-PAGE analys (1μL) och kassera resten (Ni Flöde genom (FT) i Fig.. 2).
- Tvätta hämtas Ni-Sepharose med 25 kolumn volymer av tvättbuffert (40mm HEPES-KOH pH 7,4, 150mm KCl, 20mm MgCl 2, 2,5% (w / v) glycerol, 20mm imidazol, 2mm β-merkaptoetanol), 5 kolumn volymer tvättbuffert med 1M KCl som tar bort smuts binds elektrostatiskt till Hsp104 och 25 volymer kolumnen tvättbuffert. Samla Ni-Sepharose efter varje tvätt genom centrifugering i 2 minuter vid 4 ° C vid 2000 rpm (Eppendorf 5810R centrifuger). Efter varje tvätt och centrifugering cykel, ta bort buffert genom aspiration.
- För att eluera Hsp104, blanda Ni-Sepharose med 1 mL eluering buffert (40mm HEPES-KOH pH 7,4, 150mm KCl, 20mm MgCl 2, 2,5% (w / v) glycerol, 350mm imidazol, 2mm β-merkaptoetanol) per 1 mL Ni-Sepharose och roterar vid 4 ° C i 20 minuter. Den höga imidazol koncentration stör Ni pärla-Hans 6 interaktion. Ta bort Ni-Sepharose med tomma 1,2 kolumner mL spin (Bio-Rad) genom centrifugering i 2 minuter vid 4 ° C vid 2000 rpm (Eppendorf 5810R centrifuger). Spara 1μL av eluatet för SDS-PAGE analys (Ni eluatet i FIG. 2). För varje liter av celler, är ~ 15 mg Hsp104 erhållits på detta steg.
- Buffert utbyte eluatet i buffert Q (20mm Tris-HCl pH 8, 0.5mm EDTA, 5mm MgCl 2, 50mm NaCl) med MWCO 30.000 Amicon Ultra (Millipore) 15ml centrifugal-koncentrator enheter. Först koncentrera protein ~ 1,5 ml tillsätt sedan 14.5mL av Buffer Q för att späda protein 10-faldig. Upprepa 3 gånger buffert utbyte. Den ökade pH och låg salthalt gör att Hsp104 har en hög negativ laddning.
- Rena Hsp104 via anjonbindande utbyte kromatografi med hjälp av en buffert Q jämvikt Resurs Q 6ml kolumn (GE). Före injektion protein filtreras genom en låg proteinbindningsgrad Millex GP PES membran 0.22μM spruta filter (Millipore). Vi anlitar ett flöde 1mL/min. Tvätta bort svagt bindande proteiner med 1 kolumn volym på 20% Buffer Q + (20mm Tris-HCl pH 8, 0.5mm EDTA, 5mm MgCl 2, 1M NaCl). Eluera Hsp104 med linjär lutning (20% -50% Buffer Q +) över 5 kolumn volymer (Fig. 3). Samla 1 ml fraktioner. Hsp104 och mest varianter eluera vanligtvis på ~ 400mm NaCl (31mS/cm). Spara prover av topp fraktioner (1μL) för SDS-PAGE analys (Fig. 3, infälld).
- För att ta bort hans 6-tagg, utbyte protein med Amicon centrifugala anrikningsverket beskriver som ovan (se steg 3,5) till klyvning buffert (20mm HEPES-KOH pH 7,4, 140mm KCl och 10 mM MgCl 2). Använd proTEV proteas (Promega) eller AcTEV proteas (Invitrogen) enligt tillverkarens anvisningar. För Hsp104, har vi funnit att högre andelar TEV proteaset: Hsp104 krävs för full klyvning. Vi använder ett förhållande på 1 proteas enhet per 12μg Hsp104. Cleavage bör utföras vid 30 ° C i 2-4 timmar, följt av en 16 timmars inkubation vid 4 ° C. Slutlig Hsp104 koncentration bör ligga mellan 20-75μM monomer. Bryter ned eventuella kvarvarande His6-märkta Hsp104 och TEV proteas med Ni-Sepharose (GE) genom att lägga till Ni-Sepharose överstiger det belopp av Hsp104 i klyvningen reaktion (antar pärlor kan binda 15 mg protein per ml packade kåda). Ta bort pärlor med tomma spin kolonner (Bio-Rad) genom centrifugering för 2min vid 2000 rpm vid 4 ° C. Samla prover före och efter klyvning (1μL) för SDS-PAGE analys för att se till klyvning och avlägsnande av uncleaved protein (bild 4).
- Börsen i storlek uteslutning buffert (20mm HEPES-KOH pH 7,4, 140mm KCl, 10mm MgCl 2, 0.1mm EDTA, 1 mm DTT) med MWCO 30.000 Amicon Ultra (Millipore) som beskrivs i steg 3,5.
- Ytterligare rena Hsp104 via storlek utanförskap kromatografi. Använd storlek utanförskap buffert jämvikt Superose 6 eller Superdex 200 kolumn (båda från GE) (bild 5). Före injektion protein filtreras genom en låg proteinbindningsgrad Millex GP PES membran 0.22μM spruta filter (Millipore). För mindre än 10 mg av protein kan 10/300 storlek kolumner (24ml) användas och 0.5ml fraktioner samlas in. För prover som är större än 10 mg bör 12/60 storlek kolumn (120 ml) användas och 1 ml fraktioner samlas in. Se tillverkarens instruktioner för flödeshastigheter och volymer prov som ska lastas. Efter rening är Hsp104 fraktioner samlas enligt figur. 5 och koncentrerad Amicon Centrifugal Concentrator enheter (Millipore). Hsp104 lagras som beskrivs nedan. På grund av förlust av material att separera Hsp104 nedbrytningsprodukter och föroreningar den slutliga avkastningen av renat full längd Hsp104 är ~ 1-3mg per liter börjar kulturen.
4. Hsp104 Disaggregase aktivitet
- Efter rening är det god praxis att bedöma Hsp104 verksamhet i en uppdelning analys. Vanligtvis använder vi ett luciferas reaktivering analys 2 (bild 6). I denna analys, Hsp104 i samband med HSP70 förkläde systemet (HSP70 och Hsp40) disaggregates urea-denaturerat eldfluga luciferas aggregat 2. Löslig luciferas katalyserar oxidation av luciferin till oxyluciferin, en reaktion som frigör ljus. Genom att övervaka luminiscens, den relativa reaktivering, och därför uppdelning kan i luciferas fastställas. Hsp104 måste kunna synergistiskt samarbeta med HSP70 co-förkläde systemet. Mängden återvunnet luminiscens beror på den exakta HSP70: Hsp40 par utnyttjas. Vi använder rutinmässigt Hsp72 och Hsp40 (Assay modeller). Åtminstone bör aktivt Hsp104 producera en 5-faldig ökning av reaktivering av luciferas jämfört med reaktivering av Hsp72: Hsp40 ensam (bild 6). Hsp104 preparat som inte når denna nivå av aktivitet kasseras.
5. Hsp104 Förvaring
- För kortvarig förvaring kan Hsp104 hållas vid 4 ° C i storlek-utanförskap buffert. Kommer dock verksamheten minska efter 2-3 dagar vid 4 ° C och kraftigt efter 1 vecka vid 4 ° C. För uppdelning analyser rekommenderar vi att Hsp104 bör användas så snart som möjligt efter rening. Helst bör Hsp104 användas omedelbart för analyser amyloid uppdelning.
- Om protein skall förvaras lång sikt är Hsp104 växlas till lagring buffert (20mm HEPES-KOH pH 7,4, 140mm KCl, 10mm MgCl 2, 0.1mm EDTA, 1mm DTT, 10% glycerol (w / v)). 100μl alikvoter är snap frysta i flytande kväve och förvaras vid -80 ° C. Frys-tö-cykler minskar drastiskt Hsp104 aktivitetoch bör undvikas. Vi rekommenderar långsamt tina Hsp104 på is. Amyloid-disaggregase aktivitet kommer att minska kraftigt efter en månad vid -80 ° C.
6. Representativa resultat och siffror:
Figur 1. Hsp104 är en bifunktionell disaggregase. Uppdelning av störda aggregat (visas till vänster) kräver samarbete av HSP70 förkläde systemet (HSP70 och Hsp40) 2. Hsp104 remodels beställde amyloid aggregat (visas till höger) utan hjälp av HSP70 och Hsp40 in vitro, men HSP70 och Hsp40 kan förbättra Hsp104 aktivitet mot amyloid 26,28. För båda typerna av aggregerade strukturer, Hsp104 par ATP hydrolys till substrat translokation genom sin centrala kanalen för att främja uppdelning. Tyrosin bärande pore loopar engagera och transfer substrat genom den centrala kanalen 49-52.
Figur 2. SDS-PAGE analys av Ni-sepharose affinitet reningssteg. Lysat, Ni Load, Ni FT och Ni prover eluatet var fraktionerade av SDS-sida med en 4-20% Tris-HCl 1.0mm Kriterium gel (Bio-Rad) och Coomassie färgade . Observera att inte alla Hsp104 kan binda till Ni-sepharose. Brett sortiment molekylvikt markörer (Bio-Rad) visas (vänster körfält).
Figur 3. Resurs Q rening av Ni-sepharose eluatet. Blå spår representerar absorbans vid 280 nm och grönt spåra representerar Q% Buffer + (maximalt vid 50%). Den första toppen, som eluerar vid 20% Q + innehåller föroreningar, nedbrytningsprodukter och felaktigt vikta Hsp104. Den andra och större topp innehåller ordentligt vikta och aktiv Hsp104. Flöde var 1ml/min. Gradient från 20-50% Q + är 30 minuter eller fem volymer kolumn. Infälld: topp fraktioner löses med SDS-PAGE analys med en 4-20% Tris-HCl 1.0mm Kriterium gel (Bio-Rad) och Coomassie färgade. Brett sortiment molekylvikt markörer (Bio-Rad) visas (vänster).
Figur 4. SDS-PAGE analys av proTEV proteas klyvning steg. Hans 6-Hsp104 från Resurs Q rening behandlades med proTEV proteas i 4 timmar vid 30 ° C och därefter 16 timmar vid 4 ° C. Prover var fraktionerade av SDS-sida med en 4-20% Tris-HCl 1.0mm Kriterium gel (Bio-Rad) och Coomassie färgade. Observera att proTEV klyvs Hsp104 vandrar snabbare. TEV proteas och uncleaved Hsp104 har utarmat med Ni-Sepharose som beskrivs i steg 3,7. Brett sortiment molekylvikt markörer (Bio-Rad) visas (vänster).
Figur 5. Storlek-utanförskap rening av Hsp104. Kluvna Hsp104 ytterligare renades via en Superose 6 gelfiltrering kolumn (10/300, GE). Flöde = 0.4ml/min. I topp mellan de streckade linjerna representerar poolade fraktioner. Infälld: topp fraktioner löses med SDS-PAGE analys med en 4-20% Tris-HCl 1.0mm Kriterium gel (Bio-Rad) och Coomassie färgade. Brett sortiment molekylvikt markörer (Bio-Rad) visas (vänster).
Figur 6. Luciferas reaktivering analys. Denaturerad eldfluga luciferas aggregat (50nm) inkuberades med antingen Hsp72 och Hsp40 (1μM) (båda från Assay modeller), Hsp104 (6μM monomer) eller Hsp104, Hsp72 och Hsp40 för 90min vid 25 ° C. Denaturerad luciferas är bara fullt igen i närvaro av både Hsp104 och Hsp40/Hsp72. Återvunnen luminiscens mäts på en oändlig M1000 plattläsaren (Tecan). Värden representerar betyder ± SEM (n = 3).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Tidslinje: För maximal Hsp104 aktivitet rekommenderar vi att hela reningen systemet slutföras så snabbt som möjligt. Gör dock att antalet reningssteg ett krävande schema som inte alltid praktiskt. Om reningssteg genomförs så snabbt som möjligt, tiden från slutet av natten uttryck genom till 2-4 timmars inkubation vid 30 ° C med TEV proteas är cirka 9-11 timmar. En möjlig plats att pausa följer TEV klyvning steg. Om det är absolut nödvändigt kan Hsp104 vara knäppa frysas efter detta steg som beskrivits ovan (steg 5.2). Storlek-utanförskap kromatografi (Steg 3,9) utförs sedan direkt efter upptining och renat Hsp104 måste då användas omedelbart för biokemiska analyser. Dessutom induktion steget kan också effektiviseras till 2 timmar vid 37 ° C men detta minskar den totala avkastningen.
Potentiella komplikationer: Detta rening system är enkel. Dock är några viktiga steg och alternativa förfaranden diskuteras nedan.
Alternativa cellslys: Om en fransk Tryck inte är tillgänglig, så lysozym behandling följt av ultraljudsbehandling är en effektiv cellslys metod. Lyseringsbuffert-återsuspenderad celler inkuberas med 20 mg höna ägg lysozym (Sigma) per 1L-cellpelleten i 30 min på is till en slutlig koncentration av 2mg/ml lysozym. Cellerna är sedan sonicated för två 30 andra brister på nivå 9 med hjälp av en MisonixSonicator 3000 med en microtip. Cellsuspensionen inkuberas på is under 1 min mellan sonication skurar. Lys har skett när fjädring ändrar viskositet och färg. Cellfragment sedan tas bort enligt ovan (steg 2,4). Franska pressen lys är att föredra framför ultraljudsbehandling eftersom detta minimerar Hsp104 nedbrytning och förlust av Hsp104 aktivitet.
TEV Protease Cleavage: Märkligt nog är det pPROEX-HTB-Hsp104 Hans 6 tag särskilt motståndskraftiga mot klyvningen av TEV proteas och kräver ungefär dubbelt så mycket TEV proteashämmare rekommenderas av tillverkaren. Borttagning av den här taggen är viktigt eftersom pPROEX-HTB Hans 6-tagg stör Hsp104 disaggregase verksamhet om det inte är helt bort. Om fullt fungerande Hans 6-taggade Hsp104 krävs (t.ex. för utarmning experiment 26) Vi rekommenderar att du använder hans 6-taggad Hsp104 konstruera beskrivs av Schirmer och Lindquist 47, där hans 6-taggen inte påverkar disaggregase aktivitet 26. Detta protein kan renas med hjälp av det protokoll som beskrivs ovan utom TEV klyvning steg utelämnas.
Protokollet vi har beskrivit ovan är mer lättvindigt än tidigare metoder 26,47,48. Den snabbhet och minskade antal steg möjliggör mindre störning av proteinet och därmed avkastningen renat och aktiv Hsp104 lämpade för strukturella och mekanistiska studier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Inga intressekonflikter deklareras.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av ett bidrag från NIH (5T32GM008275-22) och en American Heart Association predoctoral gemenskap (till EAS), en kemi-biologi Interface stipendium från NIH (2T32GM071339-06A1) (till MED), och bidrag från NIH (1DP2OD002177-01 och NS067354-0110), The Ellison Medical Foundation och Bill and Melinda Gates Foundation (till JS).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BL21-CodonPlus-RIL Competent Cells | Stratagene, Agilent Technologies | 230255 | |
| 2XYT broth | USB Corp., Affymetrix | 75864 | |
| Complete, mini, EDTA-free protease inhibitor tablets | Roche Group | 1836170 | |
| Pepstatin A | Sigma-Aldrich | P4265 | |
| Ni-Sepharose 6 Fast Flow | GE Healthcare | 17-5318-02 | |
| Amicon Ultra-15 centrifugal filter units (MWCO 30,000) | EMD Millipore | UFC903008 | |
| Resource Q - 6ml column | GE Healthcare | 17-1179-01 | |
| proTEV Protease | Promega Corp. | V6052 | |
| AcTEV Protease | Invitrogen | 12575015 | |
| Superose 6 10/300 GL | GE Healthcare | 17-5172-01 | |
| Hsp40 | Assay Designs | SPP-400 | |
| Hsp72 | Assay Designs | ADI-NSP-555 |
References
- Erzberger, J. P., Berger, J. M. Evolutionary relationships and structural mechanisms of AAA+ proteins. Annu Rev Biophys Biomol Struct. 35, 93-114 (2006).
- Glover, J. R., Lindquist, S. Hsp104, Hsp70, and Hsp40: A Novel Chaperone System that Rescues Previously Aggregated Proteins. Cell. 94, 73-82 (1998).
- Parsell, D. A., Kowal, A. S., Singer, M. A., Lindquist, S. Protein disaggregation mediated by heat-shock protein Hsp104. Nature. 372, 475-478 (1994).
- Vashist, S., Cushman, M., Shorter, J. Applying Hsp104 to protein-misfolding disorders. Biochem Cell Biol. 88, 1-13 (2010).
- Parsell, D. A., Sanchez, Y., Stitzel, J. D., Lindquist, S. Hsp104 is a highly conserved protein with two essential nucleotide-binding sites. Nature. 353, 270-273 (1991).
- Doyle, S. M., Wickner, S. Hsp104 and ClpB: protein disaggregating machines. Trends Biochem Sci. 34, 40-48 (2009).
- Shorter, J. Hsp104: a weapon to combat diverse neurodegenerative disorders. Neurosignals. 16, 63-74 (2008).
- Glover, J. R., Lum, R. Remodeling of protein aggregates by Hsp104. Protein Pept Lett. 16, 587-597 (2009).
- Mogk, A., Haslberger, T., Tessarz, P., Bukau, B. Common and specific mechanisms of AAA+ proteins involved in protein quality control. Biochem Soc Trans. 36, 120-125 (2008).
- Grimminger-Marquardt, V., Lashuel, H. A. Structure and function of the molecular chaperone Hsp104 from yeast. Biopolymers. 93, 252-276 (2010).
- Sanchez, Y., Lindquist, S. L. HSP104 required for induced thermotolerance. Science. 248, 1112-1115 (1990).
- Sanchez, Y., Taulien, J., Borkovich, K. A., Lindquist, S. Hsp104 is required for tolerance to many forms of stress. Embo J. 11, 2357-2364 (1992).
- Alberti, S., Halfmann, R., King, O., Kapila, A., Lindquist, S. A systematic survey identifies prions and illuminates sequence features of prionogenic proteins. Cell. 137, 146-158 (2009).
- Halfmann, R., Alberti, S., Lindquist, S. Prions, protein homeostasis, and phenotypic diversity. Trends Cell Biol. 20, 125-1233 (2010).
- Shorter, J., Lindquist, S. Prions as adaptive conduits of memory and inheritance. Nat Rev Genet. 6, 435-450 (2005).
- True, H. L., Berlin, I., Lindquist, S. L. Epigenetic regulation of translation reveals hidden genetic variation to produce complex traits. Nature. 431, 184-187 (2004).
- True, H. L., Lindquist, S. L. A yeast prion provides a mechanism for genetic variation and phenotypic diversity. Nature. 407, 477-483 (2000).
- Tyedmers, J., Madariaga, M. L., Lindquist, S. Prion switching in response to environmental stress. PLoS Biol. 6, e294-e294 (2008).
- Chernoff, Y. O., Lindquist, S. L., Ono, B., Inge-Vechtomov, S. G., Liebman, S. W. Role of the chaperone protein Hsp104 in propagation of the yeast prion-like factor [psi+]. Science. 268, 880-884 (1995).
- Halfmann, R., Lindquist, S. Epigenetics in the extreme: prions and the inheritance of environmentally acquired traits. Science. 330, 629-632 (2010).
- Satpute-Krishnan, P., Langseth, S. X., Serio, T. R. Hsp104-dependent remodeling of prion complexes mediates protein-only inheritance. PLoS Biol. 5, e24-e24 (2007).
- Sweeny, E. A., Shorter, J. Prion proteostasis: Hsp104 meets its supporting cast. Prion. 2, 135-140 (2008).
- Lo Bianco, C. Hsp104 antagonizes alpha-synuclein aggregation and reduces dopaminergic degeneration in a rat model of Parkinson disease. J Clin Invest. 118, 3087-3097 (2008).
- Narayanan, S., Walter, S., Reif, B. Yeast prion-protein, sup35, fibril formation proceeds by addition and substraction of oligomers. Chembiochem. 7, 757-765 (2006).
- Savistchenko, J., Krzewska, J., Fay, N., Melki, R. Molecular chaperones and the assembly of the prion Ure2p in vitro. J Biol Chem. 283, 15732-15739 (2008).
- Shorter, J., Lindquist, S. Hsp104 catalyzes formation and elimination of self-replicating Sup35 prion conformers. Science. 304, 1793-1797 (2004).
- Shorter, J., Lindquist, S. Destruction or potentiation of different prions catalyzed by similar Hsp104 remodeling activities. Mol Cell. 23, 425-438 (2006).
- Shorter, J., Lindquist, S. Hsp104, Hsp70 and Hsp40 interplay regulates formation, growth and elimination of Sup35 prions. Embo J. 27, 2712-2724 (2008).
- Doyle, S. M. Asymmetric deceleration of ClpB or Hsp104 ATPase activity unleashes protein-remodeling activity. Nat Struct Mol Biol. 14, 114-122 (2007).
- Wendler, P. Atypical AAA+ subunit packing creates an expanded cavity for disaggregation by the protein-remodeling factor Hsp104. Cell. 131, 1366-1377 (2007).
- Hinault, M. P. Stable alpha-synuclein oligomers strongly inhibit chaperone activity of the Hsp70 system by weak interactions with J-domain co-chaperones. J Biol Chem. 285, 38173-38182 (2010).
- Tipton, K. A., Verges, K. J., Weissman, J. S. In vivo monitoring of the prion replication cycle reveals a critical role for Sis1 in delivering substrates to Hsp104. Mol Cell. 32, 584-591 (2008).
- Bieschke, J., Cohen, E., Murray, A., Dillin, A., Kelly, J. W. A kinetic assessment of the C. elegans amyloid disaggregation activity enables uncoupling of disassembly and proteolysis. Protein Sci1. 8, 2231-2241 (2009).
- Cohen, E., Bieschke, J., Perciavalle, R. M., Kelly, J. W., Dillin, A. Opposing activities protect against age-onset proteotoxicity. Science. 313, 1604-1610 (2006).
- Cohen, E. Reduced IGF-1 signaling delays age-associated proteotoxicity in mice. Cell. 139, 1157-1169 (2009).
- Cushman, M., Johnson, B. S., King, O. D., Gitler, A. D., Shorter, J. Prion-like disorders: blurring the divide between transmissibility and infectivity. J Cell Sci. 23, 1191-11201 (2010).
- Carmichael, J. Bacterial and yeast chaperones reduce both aggregate formation and cell death in mammalian cell models of Huntington's disease. Proc Natl Acad Sci. 97, 9701-9705 (2000).
- Vacher, C., Garcia-Oroz, L., Rubinsztein, D. C. Overexpression of yeast hsp104 reduces polyglutamine aggregation and prolongs survival of a transgenic mouse model of Huntington's disease. Hum Mol Genet. 14, 3425-3433 (2005).
- Liu, Y. H. Heat Shock Protein 104 Inhibited the Fibrillization of Prion Peptide 106-126 and Disassembled Prion peptide 106-126 Fibrils in vitro. Int J Biochem Cell Biol. , (2011).
- Wendler, P., Saibil, H. R. Cryo electron microscopy structures of Hsp100 proteins: crowbars in or out. Biochem Cell Biol. 88, 89-96 (2010).
- Wendler, P. Motor mechanism for protein threading through Hsp104. Mol Cell. 34, 81-92 (2009).
- Lee, S., Sielaff, B., Lee, J., Tsai, F. T. CryoEM structure of Hsp104 and its mechanistic implication for protein disaggregation. Proc Natl Acad Sci. 107, 8135-8140 (2010).
- Parsell, D. A., Kowal, A. S., Lindquist, S. Saccharomyces cerevisiae Hsp104 protein. Purification and characterization of ATP-induced structural changes. J Biol Chem. 269, 4480-4487 (1994).
- Schirmer, E. C., Queitsch, C., Kowal, A. S., Parsell, D. A., Lindquist, S. The ATPase activity of Hsp104, effects of environmental conditions and mutations. J Biol Chem. 273, 15546-15552 (1998).
- Schirmer, E. C., Ware, D. M., Queitsch, C., Kowal, A. S., Lindquist, S. L. Subunit interactions influence the biochemical and biological properties of Hsp104. Proc Natl Acad Sci. 98, 914-919 (2001).
- Hattendorf, D. A., Lindquist, S. L. Cooperative kinetics of both Hsp104 ATPase domains and interdomain communication revealed by AAA sensor-1 mutants. EMBO J. 21, 12-21 (2002).
- Schirmer, E. C., Lindquist, S. Purification and properties of Hsp104 from yeast. Methods Enzymol. 290, 430-444 (1998).
- Hattendorf, D. A., Lindquist, S. L. Analysis of the AAA sensor-2 motif in the C-terminal ATPase domain of Hsp104 with a site-specific fluorescent probe of nucleotide binding. Proc Natl Acad Sci. 99, 2732-2737 (2002).
- Lum, R., Niggemann, M., Glover, J. R. Peptide and protein binding in the axial channel of Hsp104. Insights into the mechanism of protein unfolding. J Biol Chem. 283, 30139-30150 (2008).
- Lum, R., Tkach, J. M., Vierling, E., Glover, J. R. Evidence for an unfolding/threading mechanism for protein disaggregation by Saccharomyces cerevisiae Hsp104. J Biol Chem. 279, 29139-29146 (2004).
- Tessarz, P., Mogk, A., Bukau, B. Substrate threading through the central pore of the Hsp104 chaperone as a common mechanism for protein disaggregation and prion propagation. Mol Microbiol. 68, 87-97 (2008).
- Weibezahn, J. Thermotolerance requires refolding of aggregated proteins by substrate translocation through the central pore of ClpB. Cell. 119, 653-665 (2004).
