Investigating the material properties of SERF: alpha-synuclein liquid condensates
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2023-05-15
Department
Major/Subject
Biosystems and Biomaterials Engineering
Mcode
CHEM3028
Degree programme
Master’s Programme in Life Science Technologies
Language
en
Pages
85
Series
Abstract
Liquid-liquid phase separation (LLPS) is a common compartmentalization mechanism for biomolecules such as proteins in eukaryotic cells. The formation of the biomolecular condensates by LLPS is induced and governed by numerous interactions between the biomolecules themselves and the surrounding medium. Dysfunction in the control of the droplet state can lead to the liquid-solid transition of the condensates into solid protein aggregates, which are commonly associated with various incurable neurodegenerative diseases. The aim of this thesis was to investigate the material properties of a neuronal protein, α-Synuclein (αSyn), which assembles into amyloids associated with Parkinson’s disease. The LLPS of αSyn was investigated in vitro in the presence and absence of regulator protein SERF1a. In the study, the proteins were subjected to a variety of physiologically relevant conditions based on preliminary cellular considerations to observe the effect on the LLPS. In addition, the liquid-solid transition and aggregation of αSyn into amyloid structures is considered in aging experiments. With fluorescence microscopy, fluorescence recovery after photobleaching, and atomic force microscopy several factors modulating the LLPS of SERF1a: αSyn were determined, and the material properties of αSyn droplets and aggregates were defined. In addition, the localization of the proteins and the effect of stress on the proteins in cells was examined.Neste-nestefaasierottelu on yleinen kompartmentalisaatiomekanismi biomolekyyleille kuten proteiineille. Biomolekyylikondensaattien muodostuminen neste-nestefaasierotuksella on lukuisien biomolekyylien ja ympäröivän väliaineen välillä vallitsevien vuorovaikutusten indusoima ja säätelemä prosessi. Faasierottelun säätelyn häiriö voi johtaa neste-kiinteätransitioon, jossa nestemäiset kondensaatit muuttuvat proteiiniaggregaateiksi. Nämä aggregaatit yhdistetään usein erilaisten parantumattomien hermostoa rappeuttavien sairauksien muodostumiseen. Työn tavoitteena oli tutkia Parkinsonin tautiin liittyvän amyloideja muodostavan neuronaalisen proteiinin, α-synukleiinin materiaaliominaisuuksia. α-synukleiinin neste-nestefaasierottelua tutkittiin yhdessä säätelijäproteiini SERF1a:n kanssa. Tutkimuksessa SERF1a ja αSyn proteiinien faasierottumista tarkasteltiin erilaisissa fysiologisesti merkityksellisissä olosuhteissa kuten liuoksissa sekä suola- ja proteiinipitoisuuksissa. Lisäksi tehtiin ikääntymiskokeita, joissa tarkasteltiin α-synukleiinin neste-kiinteätransitio ja aggregoituminen amyloidirakenteiksi. Tutkimusmetodeina käytettiin fluoresenssimikroskopiaa, fluoresenssin palautumista valkaisun jälkeen ja atomivoimamikroskopiaa. Näiden avulle määritettiin useita SERF1a:n ja α-synykleiinin faasierottumiseen vaikuttavia tekijöitä sekä muodostuneiden proteiinikondensaattien sekä aggregaattien materiaaliominaisuuksia. Lisäksi niiden avulla tarkasteltiin proteiinien lokaatiota soluissa sekä stressin vaikutusta siihen.Description
Supervisor
Linder, MarkusThesis advisor
Falsone, FabioKeywords
alpha-synuclein, SERF1a, liquid-liquid phase separation, biomolecular condensates, protein aggregation, Parkinson's disease