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LIQUID-LIQUID PHASE SEPARATION AND FIBRILLATION OF THE PRION PROTEIN MODULATED BY A HIGH-AFFINITY DNA APTAMER
Matos, Carolina Oliveira et al. | Date Issued: 2020
Author
Matos, Carolina Oliveira
Passos, Yulli Moraes Ferreira
Amaral, Mariana Juliani do
Silva, Bruno Macedo da
Tempone, Matheus Heidemann
Bezerra, Ohanna Cavalcanti de Lima
Moraes, Milton Ozório
Almeida, Marcius da Silva
Weber, Gerald
Missailidis, Sotiris
Silva, Jerson Lima da
Uversky, Vladimir N.
Pinheiro, Anderson de Sá
Cordeiro, Yraima Moura Lopes
Affilliation
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza. Instituto de Química. Departamento de Bioquímica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Faculdade de Farmácia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis. Centro Nacional de Biologia Estrutural e Bioimagem. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Faculdade de Farmácia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Faculdade de Farmácia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis. Centro Nacional de Biologia Estrutural e Bioimagem. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Federal University of Minas Gerais. Department of Physics. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis. Centro Nacional de Biologia Estrutural e Bioimagem. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
University of South Florida. Morsani College of Medicine. USF Health Byrd Alzheimer's Research Institute. Department of Molecular Medicine. Tampa, FL, USA / Russian Academy of Sciences. Institute for Biological Instrumentation. Laboratory of New Methods in Biology. Pushchino, Russia.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza. Instituto de Química. Departamento de Bioquímica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Faculdade de Farmácia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
Structural conversion of cellular prion protein (PrPᶜ) into scrapie PrP (PrPˢᶜ) and subsequent aggregation are key events associated with the onset of transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). Experimental evidence supports the role of nucleic acids (NAs) in assisting this conversion. Here, we asked whether PrP undergoes liquid-liquid phase separation (LLPS) and if this process is modulated by NAs. To this end, two 25-mer DNA aptamers, A1 and A2, were selected against the globular domain of recombinant murine PrP (rPrP⁹⁰ˉ²³¹) using SELEX methodology. Multiparametric structural analysis of these aptamers revealed that A1 adopts a hairpin conformation. Aptamer binding caused partial unfolding of rPrP⁹⁰ˉ²³¹ and modulated its ability to undergo LLPS and fibrillate. In fact, although free rPrP⁹⁰ˉ²³¹ phase separated into large droplets, aptamer binding increased the number of droplets but noticeably reduced their size. Strikingly, a modified A1 aptamer that does not adopt a hairpin structure induced formation of amyloid fibrils on the surface of the droplets. We show here that PrP undergoes LLPS, and that the PrP interaction with NAs modulates phase separation and promotes PrP fibrillation in a NA structure and concentration-dependent manner. These results shed new light on the roles of NAs in PrP misfolding and TSEs.
Keywords
Neurodegenerative diseases
Nucleic acid
Phase transitions
Prions
SELEX
 
Publisher
Wiley
Citation
MATOS, Carolina Oliveira et al. Liquid-liquid phase separation and fibrillation of the prion protein modulated by a high-affinity DNA aptamer. The FASEB Journal, v. 34, p. 365-385, Jan. 2020.
DOI
10.1096/fj.201901897R
ISSN
0892-6638
Notes
Produção científica do Laboratório de Hanseníase.
Disponível apenas para leitura: https://faseb.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1096/fj.201901897R