Metalloproteoomika uurimisrühm
Uurimisrühma juht
Seotud struktuuriüksus
TalTech prioriteetne teadussuund
Ülevaade
Metalloproteoomika uurimisgrupp keskendub järgmistele teadusteemadele: (i) bioloogiliselt oluliste metalliioonide tsingi, vase ja raua homeostaasis osalevate valkude struktuursed ja funktsionaalsed uuringud kasutades erinevaid tehnoloogiaid nagu NMR, ESI MS, ICP MS, fluorestsents ja UV-VIS spektroskoopia, (ii) biometallide tsingi, vase ja raua roll amüloidsete peptiidide fibrillisatsioonile ja in vitro ning in vivo toksilisusele, mis on seotud Alzheimeri tõvega, (iii) uute metallioone kelateerivate ligandide väljatöötamine ja nende rakendamine Wilsoni ja Alzheimeri tõve ravimstrateegiate väljatöötamiseks.
Uurimisrühma liige
Doktorant
Klassifikaator (Frascati)
Võtmesõna
Tähtsamad tulemused
2024. a teostati uurimistööd järmiste eesmärkide täitmiseks: 1. Laiendatakse LC-ICP MS-põhise meetodi potentsiaali äärmiselt tugevate Cu(II)-siduvate valkude uuringuteks. Saadud teadustulemused viitasid võimalusele, et tubuliin seob Cu(I) ioone. Teostati LC ICP MS uuring, mille kohaselt Cu(I) ioonid initseerisid tubuliini oligomeeride teket, mis sidusid vaske kõrge stöhhiomeetriaga. Projekt on täitmise etapis. 2. ABeeta peptiidide ja fibrillide Cu(II)-sidumise afiinsuste määramine HSA sidumisafiinsuse suhtes. ABeeta peptiidide Cu(II) sidumisafiinsuste mõõtmiseks juurutati lisaks LC ICP MS tehnoloogiale ka uudset ESI MS tehnoloogiat, mis osutud edukaks. ESI MS spektris täheldati CuAB(4- 16) piiki, mis näitab et tekkinud metallikompleks jääb stabiilseks elektropihustamise käigus ja see võimaldab ka vastavate tasakaalude uurimist. Projekt on täitmise etapis. 3. Määrata ABeeta toksilisus diferentseerunud neuronaalsete rakukultuuride suhtes vase juuresolekul. Määrati erinevate vaske siduvate ligandide toksilisused diferentseerunud neuronaalsete rakukultuuride suhtes vase juuresolekul. Tulemused näitasid, et enamus sünteetilisi ligande on toksilised vase juuresolekul, kuid looduslik ühend - alfa-lipoehape nendes tingimustes toksiline ei ole. 4. Määrata lipoehappe ja teiste endogeensete vase kelaatorite mõju AD putukamudeli fenotüübile. Kostrueeriti uusi modifitseeritud vase metabolismi ja amüloidse peptiidi ekspressiooniga putukaliine. Teostati uute liinide elulemuse ja negatiivse geotaksise katseid. Püüti sisse viia lõhnatundmisel põhinevat mälutesti, milleks teostatio katseid erinevate lõhnaainetega. Projekt on täitmise etapis.
- Smirnova, J., Gavrilova, J., Noormägi, A., Valmsen, K., Pupart, H., Luo, J., Tõugu, V., Palumaa, P. Evaluation of Zn2+- and Cu2+-binding affinities of native Cu,Zn-SOD1 and its G93A mutant by LC-ICP MS // Molecules (2022) vol. 27, 10, art. 3160.
https://doi.org/10.3390/molecules27103160 - Berntsson, E., Sardis, M., Noormägi, A., Jarvet, J., Roos, P. M., Tõugu, V., Gräslund, A., Palumaa, P., Wärmländer, S. K. T. S. Mercury ion binding to apolipoprotein E variants ApoE2, ApoE3, and ApoE4 : similar binding affinities but different structure induction effects // ACS omega (2022) vol. 7, 33, p. 28924-28931.
https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02254 - Friedemann, M., Tõugu, V., Palumaa, P. Cu(II) partially protects three histidine residues and the N-terminus of amyloid-β peptide from diethyl pyrocarbonate (DEPC) modification // FEBS Open Bio (2020) vol. 10, 6, p. 1072-1081.
https://doi.org/10.1002/2211-5463.12857 - Kirsipuu, T., Zadorožnaja, A., Smirnova, J., Friedemann, M.; Plitz, T., Tõugu, V., Palumaa, P. Copper(II)-binding equilibria in human blood // Scientific reports (2020) vol. 10, 1, art. 5686, 10 p. : ill.
https://doi.org/10.1038/s41598-020-62560-4 - Metsla, K., Kirss, S., Laks, K., Sildnik, G., Palgi, M., Palumaa, T., Tõugu, V., Palumaa, P. α-Lipoic acid has the potential to normalize copper metabolism, which is dysregulated in Alzheimer’s disease // Journal of Alzheimer's Disease (2022) vol. 85, 2, p. 715-728.
https://doi.org/10.3233/JAD-215026 - Wallin, C., Friedemann, M., Sholts, S.B., Noormägi, A., Palumaa, P. et al. Mercury and Alzheimer’s disease: Hg(II) ions display specific binding to the amyloid-β peptide and hinder its fibrillization // Biomolecules (2020) vol. 10, 1, art. 44, 23 p. : ill.
https://doi.org/10.3390/biom10010044 - Kubo, A-L., Vasiliev, G., Vija, H., Tõugu, V., Kahru, A. Surface carboxylation or PEGylation decreases CuO nanoparticles’ cytotoxicity to human cells in vitro without compromising their antibacterial properties // Archives of toxicology (2020) vol. 94, p. 1561-1573 : ill.
https://doi.org/10.1007/s00204-020-02720-7 - Koski, L., Ronnevi, C., Berntsson, E., Wärmländer, S.K.T.S., Roos, P.M. Metals in ALS TDP-43 pathology // International Journal of Molecular Sciences (2021) Vo. 22, Issue 22, Art. nr. 12193.
https://doi.org/10.3390/ijms222212193 - Krištal, J., Metsla, K., Bragina, O., Tõugu, V., Palumaa, P. Toxicity of amyloid-β peptides varies depending on differentiation route of SH-SY5Y cells // Journal of Alzheimer's disease (2019) vol. 71, 3, p. 879−887.
https://doi.org/10.3233/JAD-190705 - Smirnova, J., Kabin, E., Järving, I., Bragina, O., Tõugu, V., Plitz, T., Palumaa, P. Copper(I)-binding properties of de-coppering drugs for the treatment of Wilson disease. α-Lipoic acid as a potential anti-copper agent // Scientific reports (2018) 8, 1, art. 1463, 9 p. : ill.
https://doi.org/10.1038/s41598-018-19873-2 - Berntsson, E., Paul, S., Vosough, F., Sholts, S.B., Jarvet, J., Roos, P.M., Barth, A., Gräslund, A., Wärmländer, S.K.T.S. Lithium ions display weak interaction with amyloid-beta (Aβ) peptides and have minor effects on their aggregation // Acta biochimica Polonica (2021) vol. 68, 2, p. 169-179.
https://doi.org/10.18388/abp.2020_5493 - Smirnova, J., Kabin, E., Tõugu, V., Palumaa, P. Redox properties of Cys2His2 and Cys4 zinc fingers determined by electrospray ionization mass spectrometry // FEBS Open Bio (2018) vol. 8, 6, p. 923 - 931.
https://doi.org/10.1002/2211-5463.12422 - Noormägi, A., Golubeva, T., Berntsson, E., Wärmländer, S. K.T.S., Tõugu, V., Palumaa, P. Direct competition of ATCUN peptides with human serum albumin for copper(II) ions determined by LC-ICP MS // ACS omega (2023) vol. 8, 37, p. 33912−33919.
https://doi.org/10.1021/acsomega.3c04649 - Palumaa, P. Metabolism of copper and possibilities for its regulation // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences (2023) vol. 72, 4, p. 382-392.
https://doi.org/10.3176/proc.2023.4.03 - Kabin, E., Dong, Y., Roy, S., Smirnova, J., Smith, J. W., Ralle, M., Summers, K., Yang, H., Dev, S., Wang, Y. Devenney, B., Cole, R. N., Palumaa, P., Lutsenko, S. α-lipoic acid ameliorates consequences of copper overload by up-regulating selenoproteins and decreasing redox misbalance // Proceedings of the National Academy of Sciences (2023) vol. 120, 40, art. e2305961120.
https://doi.org/10.1073/pnas.2305961120 - Berntsson, E., Vosough, F., Noormägi, A., Padari, K., Asplund, F., Gielnik, M., Paul, S., Jarvet, J., Tõugu, V., Palumaa, P. et al. Characterization of Uranyl (UO22+) ion binding to Amyloid Beta (Aβ) peptides : effects on Aβ structure and aggregation // ACS chemical neuroscience (2023) vol. 14, 15, p. 2618-2633 : ill.
https://doi.org/10.1021/acschemneuro.3c00130 - Kirss, S., Reinapu, A., Kabin, E., Smirnova, J., Tõugu, V., Palumaa, P. α-Lipoic acid: a potential regulator of copper metabolism in Alzheimer’s disease // Frontiers in Molecular Biosciences (2024) vol. 11, art. 1451536.
https://doi.org/10.3389/fmolb.2024.1451536