Dissertations / Theses: 'Priones'

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Urrea, Zazurca Laura. "Funciones de la proteína priónica celular, alfa-sinucleína y reelina en enfermedades neurodegenerativas." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2018. http://hdl.handle.net/10803/482168.

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Abstract:

Las enfermedades neurodegenerativas son una serie de trastornos del sistema nervioso caracterizadas por la pérdida de grupos neuronales específicos y por la presencia de cuerpos de inclusión proteicos, entre ellas las más frecuentes son la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, ambas asociadas a la edad. Su etiología, en la mayoría de los casos, aún se desconoce y su manifestación clínica es progresiva y crónica. La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la pérdida de neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra pars compacta y por la presencia de agregados intracitoplasmáticos, denominados cuerpos de Lewy (LB). Se ha identificado la α-sinucleína como el principal componente de los LB, su forma desplegada está involucrada en el proceso patológico de la EP. La α-sinucleína desplegada, se agrega para formar protofibrillas que finalmente darán lugar a los LB. La acumulación intracelular de proteínas anormales da lugar al concepto de proteinopatías. Se cree que estas proteínas anómalas son capaces de propagarse entre células. Varios mecanismos moleculares se han propuesto para la transmisión de α-sinucleína, en este caso estudiamos la proteína priónica celular (PrPc) como posible receptor de α-sinucleína. PrPc es conocida por su participación en las enfermedades priónicas en su forma patológica, llamada PrPsc. Esta forma PrPsc se agrega y forma placas en el cerebro. Se ha demostrado que la PrPc es capaz de unirse a péptidos amiloides como los oligómeros β-amiloides que se encuentran en la enfermedad de Alzheimer. En esta tesis estudiamos el transporte de α-sinucleína según la dosis genética de PrPc. Después de realizar inoculaciones intracraneales con protofibrillas de α-sinucleína en animales con distintas dosis génica de PrPc, se observa que los animales sobreexpresantes de la PrPc presentan más agregados de α-sinucleína fosforilada que los animales deficientes de PrPc. Además, también identificamos la región de unión entre PrPc y α-sinucleína. Gracias a las construcciones delecionadas de PrPc detectamos que la región del dominio central cargada es esencial para la unión con α-sinucleína. Además, en esta tesis hemos analizado los niveles de Reelina en distintas enfermedades neurodegenerativas. Reelina es una proteína secretable implicada en el neurodesarrollo. En el adulto, Reelina está involucrada en la plasticidad sináptica, aprendizaje y memoria. Se ha detectado que niveles bajos de Reelina da lugar a fallos en la sinapsis y neurodegeneración. Anteriormente, los niveles de Reelina se han analizado en muestras humanas, sobretodo, en la enfermedad de Alzheimer dando lugar a resultados contradictorios. En el presente estudio, determinamos los cambios del mRNA y proteicos de Reelina en la enfermedad de Alzheimer, la demencia por cuerpos de Lewy, la enfermedad de Parkinson y en la enfermedad Creutzfeldt-Jakob (CJD) esporádica. Mientras los niveles proteicos de Reelina descienden en la enfermedad de Alzheimer y en la demencia por cuerpos de Lewy, en la enfermedad de Parkinson se mantienen. Por otro lado, detectamos que los niveles de Reelina en CJD aumentan, sobretodo en los casos tipo 1. Animales sobreexpresantes de PrPc humana inoculados con extracto cerebral de CJD también presentan un aumento de sus niveles de Reelina. In vitro, se observa que la expresión de Reelina aumenta en presencia del prion sintético que imita la secuencia central de la PrPc humana. Además, el aumento de Reelina es dependiente de las especies reactivas de oxígeno (ROS), mediante el uso de inhibidores de ROS detectamos como los niveles de Reelina se mantienen.
Many neurodegenerative diseases are characterized by the loss of neurons and intracellular accumulation of abnormal proteins, with the formation of inclusion bodies. Parkinson’s disease (PD) is the second most common form of neurodegenerative diseases. PD shows an abnormal accumulation of α-synuclein aggregates in neurons, called Lewy bodies (LB). Several groups have reported that abnormal form of α-synuclein can propagate through the cells and, consequently, form inclusions. Thus, it has been suggested different molecular mechanisms involved in α-synuclein propagation. It has been reported that cellular prion protein (PrPc) is a receptor of β-amyloid. In this study, we analyse whether the PrPc is a receptor for α-synuclein. Animals with different PrPc expression were intracranially injected with α-synuclein protofibrils. We observe that PrPc expression is not mandatory for α-synuclein propagation, but PrPc-overexpressing mice show more aggregates than in PrPc absence. Moreover, charge cluster domain of PrPc is essential for α-synuclein binding. In addition, we study Reelin levels in different neurodegenerative diseases. Reelin is a glycoprotein that is crucial for the correct cytoarchitectonic organization of the developing Central Nervous System. Decreased levels of Reelin lead to synaptic dysfunction or neurodegeneration. In the present study, we analyse the changes in Reelin and Reln mRNA in Alzheimer’s disease, Dementia with Lewy Bodies (DLB), Parkinson´s disease (PD) and sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD). Meanwhile, inmunoblot results indicate decreased levels of Reelin in AD and DLB, PD do not show changes. In contrast, it has been detected an increase in sCJD(I). Reelin increased levels depends on reactive oxygen species (ROS). Using inhibitors of ROS production, as DPI and NAC, Reelin levels are maintained.

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Fröhlich, Gallardo Estefanía Paz. "Aplicación de la inmunohistoquímica en óbex de caprinos para la detección de proteínas priónicas." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/151607.

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Abstract:

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario.
El Scrapie es una enfermedad neurodegenerativa y fatal que afecta a pequeños rumiantes como ovinos, caprinos y muflones. El causante de esta enfermedad es una partícula proteinácea infecciosa llamada prión, que se origina por un cambio conformacional de una proteína priónica celular del hospedero (PrPC). Los programas de vigilancia consideran a la Histopatología como método diagnóstico y a la Inmunohistoquímica (IHQ) como método confirmatorio para el Scrapie. Esta memoria fue desarrollada en el laboratorio de la Unidad de Patología del Servicio Agrícola y Ganadero de Lo Aguirre. Se utilizaron 50 muestras de óbex de caprinos mayores de 2 años, sin importar raza ni sexo, provenientes de mataderos de la IV Región de Chile. De cada muestra de óbex se obtuvieron cortes seriados con el propósito de destinar uno a la tinción de Hematoxilina y Eosina (H/E), y un corte homólogo a la técnica de Inmunohistoquímica. Así en la tinción H/E se comprobó la aptitud de la muestra evaluada a partir de la observación de la integridad de núcleos nerviosos de presentación bilateral. En total se trabajó con 50 muestras que fueron sometidas a los métodos tradicionales de histopatología para la tinción de H/E. De éstas, 50 cortes resultaron aptos para aplicar la técnica de Inmunohistoquímica. De los cortes sometidos a IHQ ninguno presentó el precipitado granular rojo característico de la inmunorreacción por la presencia de priones, por lo cual se determinó que todas las muestras de los caprinos estudiados fueron negativas, al igual que los controles negativos de óbex. Por su parte, los controles positivos de óbex siempre presentaron el precipitado granular rojo indicativo de una inmunorreacción positiva, tal como lo había indicado el Centro de Referencia para ese tipo de controles. De esta manera, este trabajo colaboró con la vigilancia pasiva anual que realizó el Servicio Agrícola y Ganadero durante el año 2015, con respecto a la detección de priones en la especie caprina en un determinado grupo de animales de nuestro país
Scrapie is a neurodegenerative and fatal disease, affecting small ruminants such as sheep, goats and mouflons. The cause of these diseases is an infectious proteinaceous particle called prion, which originates from a conformational change of a prion cellular protein of the host (PrPC). Surveillance programs consider histopathology as the diagnostic method and Immunohistochemistry (IHC) as a confirmatory method for Scrapie. This study was developed in the Laboratory of Pathology Unit of the Agricultural and Livestock Service of Lo Aguirre. Fifty obex samples of goats, older than 2 years, regardless of race or sex, were used from slaughterhouses in IV Region of Chile. Serial sections were obtained from each obex sample in order to assign one slice to the Hematoxylin and Eosin staining (H/E) and its homologous slice to the Immunohistochemistry technique. Thus, in the H/E staining the suitability of the slices were evaluated, from the observation of the integrity of the following nerve nuclei, with bilateral presentation: of the solitary tract, parasympathetic of the vagus nerve, of the spinal tract of the trigeminal nerve and motor of the hypoglossus. In total, 50 slices were performed, which were subjected to the traditional methods of histopathology and H/E staining. Of these, 50 were able to apply the technique of Immunohistochemistry (IHC). Of the samples submitted to IHC, none of them presented the red granular precipitate characteristic of the immunoreaction due to the presence of prions, whereby it was determined that all samples of the goats studied were to be classified as negative, as were the negative controls of Obex. On the other hand, positive obex controls always presented the red granular precipitate indicative of a positive immunoreaction, as indicated by the Reference Center for such controls. In this way, this work collaborated with the annual passive surveillance carried out by the Agricultural and Livestock Service during the year 2015, regarding the detection of prions in the goat species in a determined group of animals of our country

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Sánchez, del Valle Díaz Raquel. "Biodiagnóstico de las enfermedades por priones humanas." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2003. http://hdl.handle.net/10803/2162.

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Abstract:

INTRODUCCIÓN: Las encefalopatías espongiformes transmisibles (EET) o enfermedades por priones son un grupo de enfermedades neurodegenerativas letales que afectan al ser humano y a otros mamíferos. El agente causal de estas enfermedades es el prión, que es una isoforma anómala de una proteína celular normal codificada en el gen PRNP. La Organización Mundial de la Salud, en 1998, estableció, para el diagnóstico de las enfermedades priónicas humanas, las categorías de definitivo, probable y posible. El diagnóstico se confirma en el estudio neuropatológico, o, en el caso de las formas genéticas, en el análisis genético si este demuestra la presencia de una mutación patogénica en el gen de PRNP. El diagnóstico de ECJ in vivo, con categoría de probable, se realiza cuando a una serie de criterios clínicos se añade la presencia de complejos periódicos en el EEG o la prueba de proteína 14-3-3 positiva en el caso de las formas esporádicas. Con el nombre de proteína 14-3-3 se denomina a una familia de proteínas especialmente abundante en sistema nervioso central y su detección a través de un método de inmunoblot, se demostró que se asociaba al diagnóstico de ECJ esporádica.
OBJETIVOS: O1: Estudiar la evolución de la demanda y la validez de la prueba de proteína 14-3-3 durante el periodo 1997-2000 en España. O2: Mejorar la sensibilidad y especificidad de la prueba de la proteína 14-3-3 para el diagnóstico de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) y analizar los patrones atípicos en el resultado de la prueba. O3: Analizar el polimorfismo del exon 1 del gen Tau en enfermedades por priones y determinar si este modifica la predisposición a padecer enfermedades priónicas o la expresión clínica de estas. O4: Caracterizar clínica y genéticamente las enfermedades por priones humanas en Cataluña en el periodo 1993-2001
TRABAJOS que conforman esta tesis doctoral: T1: Utilización y validez de la prueba de la proteína de 14-3-3 en el diagnóstico de enfermedades priónicas: estudio prospectivo de 4 años. Medicina Clínica 2003 (en prensa). T2: Isoformas de la proteína 14-3-3 y patrones atípicos en la prueba de la 14-3-3 en el diagnóstico de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Neuroscience Letters 2002; 320: 69-72. T3: Análisis del polimorfismo del exon 1 del gen Tau en las encefalopatías espongiformes transmisibles. Journal of Neurology 2002; 249: 938-939. T4: Características clínicas y genéticas de las enfermedades priónicas humanas en Cataluña (1993-2001).
CONCLUSIONES: C1. El número de pruebas de proteína 14-3-3 en LCR solicitadas a nuestro laboratorio se ha incrementado a lo largo del periodo 1997-2000. Paralelamente, han aumentado el número de falsos positivos y disminuido el valor predictivo positivo de la prueba . Las causas más frecuentes de FP pueden y deben ser excluidas por la evaluación clínica y las pruebas complementarias apropiadas. Un resultado negativo es altamente predictivo de ausencia de la enfermedad en nuestro medio. C2. Los anticuerpos frente a las diferentes isoformas de proteína 14-3-3 no aumentan la sensibilidad ni la especificidad obtenida con el anticuerpo estándar para el diagnóstico de ECJ. La banda inferior característica de patrones de positividad atípicos de la prueba de 14-3-3, se origina por una reacción cruzada del anticuerpo anti-proteína 14-3-3 con las cadenas ligeras de immunoglobulinas libres presentes en el LCR. C3. No existe evidencia, en nuestra población, de asociación entre el polimorfismo del exón 1 del gen Tau y la predisposición a padecer enfermedades priónicas, o el perfil de expresión clínico de la enfermedad. C4. La distribución de los subtipos etiológicos y de las características genéticas y clínicas de los pacientes catalanes con enfermedades priónicas es similar a lo descrito en otras poblaciones europeas. Hasta un tercio de las formas genéticas diagnosticadas carecían de antecedentes familiares conocidos. Las formas valina-valina de ECJ esporádica y las formas genéticas presentan con más frecuencias manifestaciones clínicamente atípicas. No se ha detectado ningún caso de variante de ECJ en Cataluña en el periodo estudiado.

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Wang, Weiqiang. "Prion inspired nanomaterials and their biomedical applications." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2020. http://hdl.handle.net/10803/670982.

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Abstract:

Els amiloides presenten una estructura fibril·lar molt ordenada. Molts d’aquests conjunts de proteïnes apareixen associats a malalties humanes. No obstant això, es pot aprofitar la naturalesa controlable, estable, ajustable i robusta de les fibres amiloides per crear nanomaterials amb una àmplia gamma d’aplicacions. Els prions funcionals constitueixen una classe particular d’amiloides. Aquestes proteïnes transmissibles presenten una arquitectura modular, amb un domini prió desordenat responsable del assemblatge i d’un o més dominis globulars que proporcionen l’activitat. És important destacar que la proteïna globular original es pot substituir per qualsevol proteïna d’interès, sense comprometre el potencial de fibril·lació. Aquestes fusions genètiques formen fibres en les quals el domini global roman plegat, formant nanoestructures funcionals. Tot i això, en molts casos, els impediments estèrics poden restringir l’activitat d’aquestes fibres. Aquesta limitació es pot solucionar disseccionant els dominis priònics en seqüències més curtes que mantenen les seves propietats d’auto-assemblatge alhora que permeten un millor accés a la proteïna en estat fibril·lar. En aquesta tesi doctoral, vam aprofitar el “soft amyloid core” (SAC) del prió de llevat Sup35p com una unitat de muntatge modular, que recapitula la propensió a l’agregació del domini priònic complet. Vam fusionar el SAC amb diferents proteïnes globulars d’interès que difereixen en la conformació i la mida, creant un mètode genètic general i senzill per generar nanofibres dotades de les funcionalitats desitjades. El modelatge computacional ens va permetre conèixer la relació entre la mida dels dominis globulars i la longitud del enllaç que els connecta al SAC, proporcionant les bases per al disseny de nanomaterials amb diferents propietats mesoscòpiques, ja siguin nanofibres o nanopartícules. Sobre aquesta base, hem dissenyat i produït, per primera vegada, nanopartícules amiloides esfèriques altament actives, no tòxiques, de mida definida, i s’han produït nanoestructures bifuncionals amb aplicació en el subministrament específic de fàrmacs. Les lliçons apreses en aquests exercicis van donar lloc a la construcció d’una nanofibrilla similar a un anticòs biespecífic amb potencial per la immunoteràpia. En resum, els nanomaterials funcionals de tipus priònic descrits aquí aprofiten l’enfocament de la fusió genètica per crear un nou conjunt d’estructures amb aplicacions en biomedicina i biotecnologia.
Los amiloides muestran una estructura fibrilar altamente ordenada. Muchos de estos ensamblajes aparecen asociados a enfermedades humanas. No obstante, la naturaleza controlable, estable, modulable y robusta de las fibras amiloides se puede emplear para construir nanomateriales notables con una amplia gama de aplicaciones. Los priones funcionales constituyen una clase particular de amiloides. Estas proteínas transmisibles exhiben una arquitectura modular, con un dominio priónico desordenado responsable del ensamblaje y uno o más dominios globulares que dan cuenta de la actividad. Cabe destacar que la proteína globular original se puede reemplazar con cualquier proteína de interés sin comprometer el potencial de fibrilación. Estas fusiones genéticas forman fibrillas en las que el dominio globular permanece plegado, lo que genera nanoestructuras funcionales. Sin embargo, en muchos casos, el impedimento estérico restringe la actividad de estas fibrillas. Esta limitación puede resolverse diseccionando los dominios de priones en secuencias más cortas que mantengan sus propiedades de autoensamblado mientras permiten un mejor acceso a la proteína en el estado fibrilar. En esta tesis doctoral, exploramos el "soft amyloid core" (SAC) del prion de levadura Sup35p como una unidad modular de autoensamblaje, que recapitula la propensión a la agregación del dominio priónico completo. Fusionamos el SAC con diferentes proteínas globulares de interés que difieren en conformación y tamaños, creando un enfoque genético general y directo para generar nanofibrillas dotadas de las funcionalidades deseadas. El modelado computacional nos permitió obtener información sobre la relación entre el tamaño de los dominios globulares y la longitud del conector que los une con el SAC, proporcionando la base para el diseño de nanomateriales con diferentes propiedades mesoscópicas, ya sean nanofibrillas o nanopartículas. Sobre esta base, diseñamos y producimos, por primera vez, nanopartículas amiloides esféricas, altamente activas, no tóxicas, de tamaño definido, y diseñamos nanoestructuras bifuncionales con aplicación en la administración dirigida de fármacos. Las lecciones aprendidas en estos ejercicios permitieron la construcción de una nanofibrilla similar a un anticuerpo biespecífico con potencial para su uso en inmunoterapia. En resumen, los nanomateriales funcionales similares a los priones descritos aquí aprovechan la metodología de fusión genética para generar un nuevo conjunto de estructuras con aplicación en biomedicina y biotecnología.
Amyloids display a highly ordered fibrillar structure. Many of these assemblies appear associated with human disease. However, the controllable, stable, tunable, and robust nature of amyloid fibrils can be exploited to build up remarkable nanomaterials with a wide range of applications. Functional prions constitute a particular class of amyloids. These transmissible proteins exhibit a modular architecture, with a disordered prion domain responsible for the assembly and one or more globular domains that account for the activity. Importantly, the original globular protein can be replaced with any protein of interest, without compromising the fibrillation potential. These genetic fusions form fibrils in which the globular domain remains folded, rendering functional nanostructures. However, in many cases, steric hindrance restricts the activity of these fibrils. This limitation can be solved by dissecting prion domains into shorter sequences that keep their self-assembling properties while allowing better access to the protein in the fibrillar state. In this PhD thesis, we exploited the "soft amyloid core (SAC)" of the Sup35p yeast prion as a modular self-assembling unit, which recapitulates the aggregation propensity of the complete prion domain. We fused the SAC to different globular proteins of interest differing in conformation and sizes, building up a general and straightforward genetic approach to generate nanofibrils endowed with desired functionalities. Computational modeling allowed us to gain insights into the relationship between the size of the globular domains and the length of the linker that connects them to the SAC, providing the basis for the design of nanomaterials with different mesoscopic properties, either nanofibrils or nanoparticles. On this basis, we designed and produced, for the first time, highly active, non-toxic, spherical amyloid nanoparticles of defined size and engineered bifunctional nanostructures with application in targeted drug delivery. The lessons learned in these exercises resulted in the construction of a bispecific antibody-like nanofibril, showing potential in immunotherapy. In summary, the prion-like functional nanomaterials described here take profit of the genetic fusion approach to render a novel set of structures with application in biomedicine and biotechnology.

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Lidón, Gil Laia. "Regulación de la expresión de PrPc como elemento clave en las modificaciones de tau en la enfermedad de Alzheimer." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2020. http://hdl.handle.net/10803/672253.

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Abstract:

La presente tesis doctoral se inició en septiembre de 2016 como continuación del estudio ya realizado en los años previos durante el desarrollo del trabajo de fin de grado en el curso 2014- 2015 y el trabajo de fin de máster en el curso 2015-2016. El proyecto está enmarcado en la línea de investigación del grupo del Dr. José Antonio del Río en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) llevada a cabo por la Dra. Rosalina Gavín. Se basa en el análisis del papel que ejerce la proteína priónica celular (PrPC) en la enfermedad de Alzheimer y sus implicaciones en la neuroprotección del sistema nervioso. Estudios anteriores a mi vinculación demostraron algunas de las funciones que presenta la PrPC tanto a nivel patológico en las denominadas prionopatías, como a nivel fisiológico mediante el estudio de modelos animales de ratón carentes de PrPC. Del mismo modo, también se investigó acerca del péptido beta amiloide, uno de los responsables del desarrollo de la enfermedad, y se valoró el uso terapéutico de γ-péptidos derivados de prolina para evitar la acumulación aberrante de péptido beta amiloide en el cerebro. Sin embargo, mi tesis doctoral se centra en otro de los rasgos neuropatológicos característicos de la enfermedad, la proteína tau. Concretamente el trabajo realizado trata de comprender los principales mecanismos de regulación por los que tau y PrPC están interconectados en el contexto de la enfermedad de Alzheimer. Por un lado, nos propusimos como objetivo identificar los factores que impulsan a una mayor expresión de PrPC en estadios iniciales de la enfermedad y, por otro lado, aquellas condiciones que hacen decaer sus niveles en fases más avanzadas. De esta manera, se ampliará el conocimiento de las posibles moléculas que en un futuro puedan servir de diana terapéutica. Además, otro de los objetivos ha sido el de analizar la intervención de PrPC en procesos de modificación de la proteína tau que tienen gran relevancia en múltiples enfermedades neurodegenerativas como son las taupatías. Por ello, en esta tesis se resumirán los datos conocidos y los últimos avances de la enfermedad de Alzheimer y las dos proteínas mencionadas anteriormente, tau y PrPC, así como se aportará nueva información que se recoge en dos publicaciones adjuntas en el Anexo. La primera de las publicaciones corresponde al trabajo del Capítulo 1, mientras que el Capítulo 2 se encuentra en preparación para ser publicado.

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Carulla, Martí Patricia. "La proteína priónica celular: Análisis de su función neuroprotectora y reguladora del ciclo Celular." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2013. http://hdl.handle.net/10803/129157.

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Abstract:

Las encefalopatías espongiformes transmisibles (EETs) son un conjunto de enfermedades neurodegenerativas letales que afectan tanto animales como humanos. Están causadas por unas partículas proteicas denominadas “priones”, resultantes de la transformación de la proteína priónica celular (PrP(C)) a una forma patogénica denominada PrP(SC), que se acumula en el cerebro en forma de agregados e induce la transformación de más moléculas a expensas de la reducción de los niveles de PrP(C). Hasta el día de hoy, el estudio de las prionopatías se ha centrado en la bioquímica, toxicidad y transmisibilidad de PrP(SC). Sin embargo, la pérdida de la proteína endógena puede también contribuir al desarrollo de la enfermedad. A día de hoy, la función fisiológica de PrP(C) está aún por esclarecer, aunque los análisis realizados la involucran en procesos de: i) ciclo celular y proliferación, ii) homeostasis del cobre, iii) neuroprotección, iv) transmisión sináptica y v) señalización intracelular, entre otros. Esta Tesis Doctoral aborda la función de PrP(C) en la regulación del ciclo celular y la neuroprotección, ampliando los conocimientos existentes mediante la descripción de las vías moleculares implicadas en ambos procesos. Nuestros datos describen a PrP(C) como una proteína capaz de integrar gran variedad de señales extracelulares y generar respuestas a través de la modulación de diferentes vías de señalización asociadas. Hemos observado como la modulación transitoria de los niveles de PrP(C) en una línea celular de neuroblastoma produce cambios dosis-dependientes sobre los mecanismos de proliferación celular. Estas alteraciones son debidas a la interacción de la proteína con EGFR y la consiguiente activación de las vías ERK1/2 y AKT, que incluyen entre sus dianas a elementos reguladores del ciclo celular. PrP(C) también parece ejercer cierta influencia sobre la formación de filopodios en este tipo celular, regulando la dinámica del citoesqueleto de actina por su acción sobre las Rho GTPasas, concretamente, vía Cdc42-N-WASP. Por otro lado, el uso de un modelo in vivo de excitotoxicidad por KA nos ha permitido entrar en detalle en la función neuroprotectora de PrP(C). Se conoce que tanto la susceptibilidad incrementada de los ratones Prnp-knockout a agentes convulsionantes como el daño neurotóxico derivado a nivel del hipocampo, son debidos a la activación de la vía JNK3 de muerte celular. Sin embargo, nuestros resultados obtenidos in vivo de ratones Prnp0/0 Jnk3+/+ y Prnp0/0 Jnk30/0 describen por primera vez la participación de PrP(C) en la modulación de esta vía de señalización. Hemos descrito como la proteína priónica interactúa a nivel postsináptico con la subunidad GluR6/7 de los receptores de glutamato, bloqueando por un lado la formación del complejo trimérico GluR6/7-PSD-95-MLK3 que lleva a la activación de la vía JNK3 y, por otro, modulando la actividad del receptor, que es un factor determinante de la excitabilidad neuronal incrementada propia de un episodio epiléptico. Esta Tesis Doctoral supone, por lo tanto, un avance en el conocimiento de la función fisiológica de PrP(C) y, consecuentemente, en el estudio de la fisiopatología de la enfermedad priónica. La implicación de esta proteína en procesos proliferativos esenciales durante la neurogénesis así como en la regulación de la transmisión sináptica, deja entrever que PrP(C) es esencial para el desarrollo y mantenimiento de los circuitos neuronales. Probablemente, las alteraciones derivadas de la reducción de los niveles de PrP(C) se suman a los efectos neurotóxicos de la agregación de PrP(SC), dando lugar al desarrollo de la enfermedad. Asimismo, la descripción de los mecanismos moleculares y vías de señalización reguladas por PrP(C) también abre las puertas a la identificación de nuevas dianas terapéuticas para la prevención o tratamiento de las EETs.
Transmissible spongiform encephalopathies constitute a group of fatal neurodegenerative disorders affecting both animals and humans. The causative agents of these diseases are “prions”, which are defined as proteinaceous infectious particles that result from an abnormal conformational folding of the cellular prion protein (PrPC) into a pathogenic form called PrPSC. Although the role of PrPSC has been intensively studied, the physiological function of PrPC still remains unclear. Several evidences support the notion that PrPC plays a role in different cellular processes including: i) cell cycle and proliferation, ii) copper homeostasis, iii) neuroprotection, iv) synaptic transmission and v) intracellular signaling, among others. Here we expand previous data concerning PrPC function by describing the molecular mechanisms by which PrPC regulates cell proliferation in vitro and excitotoxic cell death in vivo. First, we describe how transient overexpression of PrPC in Neuro2a cells enhances cell cycle progression after mitogenic stimulation, while the opposite effect is observed when PrPC is silenced. These effects are due in part to the interaction of PrPC with the epidermal growth factor receptor (EGFR) in the cell membrane and the consequent downstream activation of ERK1/2 and protein kinase B (AKT) pathways. We also describe PrPC-dependent filopodia formation in Neuro2a cells through the modulation of AKT-Cdc42-N-WASP pathway. In a second study, we took advantage of the Prnp0/0Jnk3+/+ and Prnp0/0Jnk30/0 mice models to analyze the neuroprotective role of PrPC against kainate-induced epileptic seizures and cell death. Our results indicate that PrPC regulates kainate receptor-mediated neurotransmission through its interaction with the GluR6/7-PSD-95-MLK3 complex and the downstream modulation of JNK3 neurotoxic signaling. These new insights into the molecular functions of PrPC help us to understand the physiopathological events underlying prion disease and other related neurodegenerative pathologies.

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Iglesias, Mas Valentín. "Bioinformatic analysis on the determinants of protein aggregation and conformational conversion." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2021. http://hdl.handle.net/10803/673197.

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Abstract:

L’agregació de proteïnes ha passat de ser gairebé una curiositat biofísica sense major interès a un dels camps més actius de la recerca, especialment des que es va esbrinar que podia ser la causa de diverses malalties en humans. L’agregació en proteïnes ve determinada en un primer terme per la seva seqüència aminoacídica, que és qui delimita les possibles interaccions entre els seus aminoàcids. Diferents factors modulen aquesta propensió intrínseca a agregar. Sovint les proteïnes assoleixen un plegament natiu que és energèticament més estable i que usualment amaga regions propenses a agregar, i d’aquesta forma es prevé una oligomerització no funcional. No totes les proteïnes requereixen un plegament amb una estructura tridimensional definida; les proteïnes intrínsecament desordenades són un grup de polipèptids que manquen una arquitectura espacial definida, amb lo qual tenen una significativament major exposició al solvent; fet que incrementa el seu risc de formar contactes aberrants. Un cas especial de proteïnes desordenades o amb regions desestructurades són els prions i les proteïnes del tipus prió. Aquestes proteïnes es caracteritzen per tenir regions amb una baixa complexitat amb regions amb propensió críptica a agregar, que són capaces d’automodelar una conformació aberrant que s’acobla en forma d’agregats. La bioinformàtica ha assistit en l’estudi d’aquests diferents grups de proteïnes i dels diferents nivells estructurals que adopten, dotant-nos d’un seguit d’eines en forma d’algoritmes per modelar els seus comportaments en processos fisiopatològics. Aquests models computacionals van ser dissenyats fent servir el coneixement del qual es disposava en el seu moment. Però el ràpid increment en l’enteniment dels fenòmens que dirigeixen els processos com l’agregació proteica fan imperatiu una contínua revisió i millora en el desenvolupament d’aquests programes. La present tesi presenta una anàlisi bioinformàtica dels fenòmens darrere la compactació de proteïnes des de múltiples angles. Analitzant l’agregació de proteïnes des de l’estat natiu, proposem millores a la funcionalitat i la usabilitat d’un dels programes de predicció de referència. Tanmateix, s’analitzarà l’efecte del pH (com un primer intent d’integrar la situació on es troba la proteïna als càlculs) en els processos d’agregació i de plegament condicional en proteïnes intrínsecament desordenades. Els resultats obtinguts seran utilitzats per construir servidors web de caràcter obert, pensats com a solucions efectives a la vegada que econòmiques per a múltiples línies de recerca. El fenomen darrere la conversió priònica o de tipus prió serà analitzada per entendre els determinants que ho regulen i el rol funcional de les proteïnes que es sotmeten a aquesta transició; un aspecte sovint eclipsat per la seva associació amb malalties neurològiques. En general, el treball presentat en aquesta tesi intenta comprendre els determinants inter i intramoleculars que regeixen la compactació de les proteïnes, tant en condicions natives com canviants, i d’aquesta manera d’entendre el paper d’aquest procés tant en condicions fisiològiques com quan esdevé malaltia.
La agregación de proteínas ha pasado de ser prácticamente una curiosidad biofísica sin mayor interés a uno de los campos más activos de la investigación, especialmente desde que se dilucidó como el causante de diversas enfermedades en humanos. La agregación en las proteínas viene determinada en primer lugar por su secuencia aminoacídica, que es quién delimita las posibles interacciones entre sus aminoácidos. Diferentes factores modulan esta propensión intrínseca a agregar. A menudo las proteínas adquieren un plegamiento nativo que es energéticamente más estable y que usualmente esconde regiones propensas a agregar, y de este modo se previene una oligomerización no funcional. No todas las proteínas requieren un plegamiento con una estructura tridimensional definida; sino que las proteínas intrínsecamente desordenadas son un grupo de polipéptidos sin una arquitectura espacial definida, con lo que tienen una significativamente mayor exposición al solvente; hecho que incrementa su riesgo de formar contactos aberrantes. Un caso especial de proteínas desordenadas o con regiones desestructuradas son los priones y las proteínas de tipo prion. Estas proteínas se caracterizan por tener regiones de una baja complejidad con regiones con propensión críptica a agregar, que son capaces de automodelar una conformación aberrante que se acopla en forma de agregados. La bioinformática ha asistido en el estudio de estos diferentes grupos de proteínas y de los diferentes niveles estructurales que adoptan, dotándonos de un conjunto de herramientas en forma de algoritmos para modelar sus comportamientos en procesos fisiopatológicos. Estos modelos computacionales fueron diseñados utilizando el conocimiento del cual se contaba en su momento. Pero el rápido incremento en la comprensión de los fenómenos que dirigen los procesos como la agregación proteica hacen imperativo una continua revisión y mejora en el desarrollo de estos programas. La presente tesis presenta un análisis bioinformático de los fenómenos detrás de la compactación de proteínas desde múltiples ángulos. Analizando la agregación de proteínas desde su estado nativo, propondremos mejoras en la funcionalidad y la facilidad de uso de uno de los programas de predicción de referencia. Asimismo, se analizará el efecto del pH (como un primer intento de integrar la situación en la que se encuentra la proteína en los cálculos) en los procesos de agregación y de plegamiento condicional en proteínas intrínsecamente desordenadas. Los resultados obtenidos serán utilizados para construir servidores web de carácter abierto, pensados como soluciones efectivas a la vez que económicas para múltiples líneas de investigación. A su vez, el fenómeno detrás de la conversión priónica o de tipo prion será analizada para entender los determinantes que lo regulan y el rol funcional de las proteínas que se someten a dicha transición; un aspecto muchas veces eclipsado por su asociación con enfermedades neurológicas. En general, el trabajo presentado en esta tesis intenta comprender los determinantes inter e intramoleculares que rigen la compactación de las proteínas, tanto en condiciones nativas como cambiantes, y de esta manera entender el papel de dicho proceso tanto en condiciones fisiológicas como cuando deriva en una enfermedad.
Protein aggregation has moved from being an almost neglected biophysical curiosity to a central research field mostly due to aggregating proteins causing debilitating conditions in humans. The aggregation propensity of polypeptidic sequences is primarily dictated by their amino acid sequence, which delimits the possible interactions between amino acids. Different factors can modulate aggregation propensity. Achieving an energetic stable folded native state usually conceals aggregation prone-regions preventing aberrant self-oligomerization. Not all proteins fold into a defined three-dimensional structure; intrinsically disordered proteins are a group of polypeptides without a defined spatial architecture and therefore are significantly exposed to solvent; which increases the risk of forming aberrant contacts. A special case of disordered proteins or proteins with disordered regions are prions and prion-like proteins. These are characterized by low complexity regions with a cryptic aggregation propensity and able to self-template an aberrant conformation that self-assembles into aggregates. Bioinformatics has assisted the study of these different kinds of proteins and protein structural levels by providing a toolbox of algorithms to model their behaviour in physiology and disease. These computational models were designed using methodology approximations that exploited the available knowledge at that time. Our understanding of the phenomena that govern processes such as protein aggregation is growing rapidly; therefore, the underlying principles behind these programs should be continuously revisited. The present thesis provides a bioinformatics analysis of the phenomena behind protein compaction from multiple angles. By analysing protein aggregation in the native state, we propose improvements to both functionality and usability of a state-of-the-art globular prediction method. At the same time, the effect of pH (as a first approach integrating protein environment on calculations) on intrinsically disordered proteins aggregation and conditional folding was analysed. The obtained results will be used to build publicly accessible web servers as cost-effective tools for multiple research lines. The phenomenon behind prion and prion-like conversion will be studied to gain insight into the determinants that regulate this conversion and the functional role of proteins that undergo this transition; an aspect often overshadowed by their association with neurological diseases. Overall, the work presented in this thesis attempts to understand fundamental inter- and intra-molecular determinants governing protein compaction in near-native and in changing environmental conditions, as a proxy to understand the role of this process in physiology and disease.
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina

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Díaz, Caballero Marta. "Prion inspired assemblies to build up functional bionanomaterials." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2020. http://hdl.handle.net/10803/670481.

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Abstract:

Malgrat l’ensamblatge amiloide ha estat tradicionalment relacionat amb malaltia, en les darreres dues dècades, s’ha ressaltat la seva implicació en importants funcions biològiques. Aquestes troballes han incrementat l’interès per al desenvolupament de nanomaterials inspirats en amiloides en múltiples àrees com la biomedicina, la nanoelectrònica, les ciències mediambientals o la nanotecnologia. La complexitat de la producció i manipulació de proteïnes amiloides complertes ha manifestat la necessitat d’obtenir blocs alternatius que mimetitzin les seves propietats per a l’ensamblatge de nanomaterials basats en amiloides. L’ús de pèptids curts naturals o sintètics ha sorgit com una de les solucions més atractives, la síntesi dels quals resulta més fàcil, ràpida i barata en comparació amb les seqüències complertes. Els prions i les proteïnes prion-like presenten velocitats d’agregació més lentes en comparació amb els amiloides clàssics i, en determinades condicions, el procés pot ser reversible, dues propietats que els fan atractius per al desenvolupament de nanomaterials. Tot i aquesta potencialitat, el disseny de novo i la síntesi de pèptids curts inspirats en prions per aplicacions nanotecnològiques no s’ha explorat fins fa poc temps. En aquesta tesi, es recullen una sèrie d’estudis en referència al disseny i caracterització de nanomaterials sintètics inspirats en prions. S’ha explorat la capacitat dels pèptids curts dissenyats basats en la composició dels prions de polimeritzar en agregats amiloides i es van estudiar les interaccions moleculars que permeten la seva organització supramolecular. A més, s’han il·lustrat algunes de les potencials aplicacions d’aquests ensamblatges, explorant les seves propietats biocatalítiques, el seu acoblament amb el sistema biotina-estreptavidina i la seva decoració amb cations metàl·lics divalents. També s’ha explorat com els ensamblatges d’aquest tipus de pèptids es pot controlar de manera reversible mitjançant la manipulació del pH. Finalment, la última part de la tesi es focalitza en l’estudi de les propietats citotòxiques dels ensamblatges solubles primerencs que poblen la reacció de fibril·lació de nanoestructures inspirades en prions funcionals. En general, aquesta tesi destaca la potencialitat de les seqüències prion-like per a generar bionanomaterials, emfatitzant en la seva versatilitat i adaptabilitat funcional per a múltiples aplicacions biotecnològiques. També proposa que els estudis de bioseguretat haurien de ser implementats rutinàriament durant el desenvolupament de nanomaterials basats en amiloides.
Pese a que el ensamblaje amiloide se ha relacionado tradicionalmente con las enfermedades, en las últimas dos décadas, se ha destacado su implicación en importantes funciones biológicas. Estos hallazgos han incrementado el interés por el desarrollo de nanomateriales inspirados en amiloides en múltiples áreas como la biomedicina, la nanoelectrónica, las ciencias medioambientales o la nanotecnologia. La complejidad de la producción y manipulación de proteínas amiloides completas ha manifestado la necesidad de obtener bloques alternativos que mimeticen sus propiedades para el ensamblaje de nanomateriales basados en amiloides. El uso de péptidos cortos naturales o sintéticos ha surgido como una de las soluciones más atractivas, la síntesis de los cuales resulta más fácil, rápida y barata en comparación con las secuencias completas. Los priones y las proteínas prion-like muestran velocidades de agregación más lentes en comparación con los amiloides clásicos y, en determinadas condiciones, el proceso puede ser reversible, dos propiedades que las hacen más atractivas para el desarrollo de nanomateriales. Pese a esta potencialidad, el diseño de novo y la síntesis de péptidos cortos inspirados en priones para aplicaciones nanotecnológicas no se ha explorado hasta hace poco tiempo. En esta tesis, se recogen una serie de estudios en referencia al diseño y la caracterización de nanomateriales sintéticos inspirados en priones. Se ha explorado la capacidad de los péptidos cortos diseñados basados en la composición de los priones para polimerizar en agregados amiloides y se han estudiado las interacciones moleculares que permiten su organización supramolecular. Además, se han ilustrado algunas de sus potenciales aplicaciones, explorando sus propiedades biocatalíticas, su acoplamiento al sistema biotina-estreptavidina i su decoración con cationes metálicos divalentes. También se ha explorado como los ensamblajes de este tipo de péptidos se puede controlar de manera reversible mediante la manipulación del pH. Finalmente, la última parte de la tesis se focaliza en el estudio de las propiedades citotóxicas de los ensamblajes solubles iniciales que pueblan la reacción de fibrilación de nanoestructuras inspiradas en priones funcionales. En general, esta tesis destaca la potencialidad de las secuencias prion-like para generar bionanomateriales, enfatizando en su versatilidad y adaptabilidad funcional para múltiples aplicaciones nanobiotecnológicas. También se propone que los estudios de bioseguridad deberían ser implementados rutinariamente durante el desarrollo de nanomateriales basados en amiloides.
Despite amyloid scaffolds have been traditionally related to disease, in the last two decades, it has been highlighted their involvement in important biological functions. These findings raised the interest in the development of amyloid based nanomaterials in multiple areas like biomedicine, nanoelectronics, environmental sciences and nanotechnology. The complexity of the production and manipulation of amyloidogenic full-length proteins evidenced the need for alternative building-blocks that mimic their properties to assemble amyloid-based nanomaterials. The use of natural and artificial short peptides has emerged as one of the most appealing solutions, their synthesis and purification resulting easier, faster and cheaper compared to complete protein sequences. Prion and prion-like proteins present a slow aggregation rate compared to classical amyloids and, under certain conditions, the assembly process can be reverted, two properties that make them attractive for the development of nanomaterials. Despite this potentiality, the de novo design and synthesis of short prion-inspired peptides for nanotechnological purposes has been scarcely explored until recent time. In this thesis, we collect a series of studies regarding the design and characterization of synthetic prion-inspired nanomaterials. We addressed the capacity of designed short peptides to polymerize into amyloid assemblies and studied the molecular interactions behind their supramolecular organization. Furthermore, we illustrated some of their potential applications exploring their biocatalytic properties, their coupling with the biotin-streptavidin system and their decoration with divalent metallic cations. We also explored how the assembly of this kind of peptides can be controlled in a reversible manner by manipulating the environmental pH. Finally, the last part of this thesis focused on the study of the cytotoxic properties of the early soluble assemblies that populate the fibrillation reaction of functional prion-inspired nanostructures. Overall, this thesis highlights the potentiality of prion-like peptidic sequences to generate bionanomaterials, emphasizing their functional versatility and adaptability for multiple nanotechnological applications. It also proposes that biosafety studies should be routinely implemented during the development of amyloid-based nanomaterials.

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Matamoros, i. Anglès Andreu. "Noves funcions de PrP(c) en neurotransmissió, neuroprotecció i neurodegeneració." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2019. http://hdl.handle.net/10803/667519.

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Abstract:

Les Prionopaties són una família de malalties neurodegeneratives minoritàries letals. Sóc causades pel plegament aberrant de la proteïna priònica (PrPC), que s’agrega i acumula al parènquima neuronal causant la neurodegeneració. Als anys vuitanta, Europa va sofrir l’epidèmia d’encefalopatia espongiforme bovina que va infectar alguns centenars de persones que acabarien sofrint la patologia. Aquesta crisi sanitària va posar de manifest la capacitat infectiva dels prions entre espècies i va convertir l’estudi de la biologia de la PrPC en un tema de salut pública. Arrel d’això, es van generar els primers models de ratolí deficients per la PrPC (Prnp0/0) com a eines d’estudi i es va demostrar que la presència de la PrPC endògena és indispensable per la infectivitat de les Prionopaties. Aquests resultats postulaven que la patogènia d’aquestes malalties provindria tant del guany de funció patològica degut a la seva agregació, com de la manca de la funció fisiològica al perdre la seva conformació. Aquesta hipòtesi va derivar en una doble focalització en la recerca sobre les Prionopaties. Per una banda, l’estudi de les causes i conseqüències de l’adquisició de la conformació patogènica scrapie, la PrPSc, i per l’altra, la cerca de les funcions fisiològiques de la PrPC nativa. Atès al que acabem de comentar, la present tesi se centra en l’estudi de la biologia de la PrPC per intentar entendre millor les Prionopaties. La PrPC s’expressa ancorada a la membrana plasmàtica, sobretot al terminal sinàptic, i se l’ha relacionat amb la regulació de la neurotransmissió, la diferenciació neuronal i la patologia de la malaltia d’Alzheimer. No obstant, el paper real és desconegut encara ja que s’han publicat resultats contradictoris i amb poca reproductibilitat. En aquesta tesi hem desenvolupat nous models in vitro i in vivo per estudiar la PrPC i poder definir nítidament les seves funcions. En primer lloc, ens hem centrat en la generació i caracterització del primer model d’iPSC procedents d’un pacient de Prionopatia amb comorbiditat amb Taupatia. Hem desenvolupat un cultiu neuronal que reprodueix gran part del fenotip del pacient. Observem astrogliosi, mort cel·lular, endarreriment de la diferenciació neuronal i un increment de la fosforilació de Tau. Tot i que no hem observat la generació de PrPSc, hem creat el primer model derivat directament pacient de Prionopatia que ens permet estudiar la Taupatia i les seva comorbiditat. En segon lloc, hem estudiat el paper neuroprotector de PrPC. S’havia observat prèviament que els animals genoanul·lats eren més susceptibles a l’epilèpsia, però altres grups havien observat resultats contradictoris. Per resoldre aquesta controvèrsia, hem avaluat la resposta epilèptica de quatre soques de ratolí Prnp0/0 diferents. Els nostres resultats demostren que, tot i que les diferents soques presenten respostes diferents, la PrPC sí que exerceix un paper neuroprotector enfront a l’epilèpsia. A més, hem observat que necessita estar ancorada a membrana i el seu domini OR N-terminal per exercir aquesta funció. Finalment, la última part d’aquesta tesi comença amb l’adquisició d’un nou model de ratolí Prnp0/0, el model ZH3, generat sota un fons genètic pur co-isogènic (C57Bl6). Aquest nou model ens ha obert la porta a noves línies d’investigació sobre el paper de PrPC en la neurotransmissió, la maduració neuronal i la conducta. Els nostres resultats mostren un comportament ansiós, una activitat reduïda i un deteriorament de l'aprenentatge basat en el condicionament operant en els animals ZH3-Prnp0/0. L'absència de PrPC també provoca una elevada excitabilitat sinàptica, una major susceptibilitat epilèptica i impossibilita la generació de potenciació a llarg termini. A més, la nostra aproximació in vitro mostra un retard en la formació de xarxes i una baixa connectivitat. En resum, aquesta tesi ha aportat nova informació sobre les funcions fisiològiques de PrPC des de la regulació de la fosforilació de la proteïna Tau en un model pioner d’iPSC procedents de pacients, fins a la neuroprotecció, la neurotransmissió i la conducta en models animals.
Misfolded cellular prion protein (PrPC) is the causative agent of the transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). PrPC is a synaptic protein expressed in the cerebral cortex including the hippocampus. It has been described in numerous cellular processes (i.e. cell differentiation, neurotransmission, and copper homeostasis among others). Moreover, PrPC levels are decreased in TSEs. These findings offer new insight into the study of TSEs: understanding this pathology also as a loss of function due to the reduction of PrPC. Recently, it was demonstrated that many of the functions related to PrPC were based on mouse models with impure background, and these need to be reevaluated. In this context, the present thesis focuses on the study of biology of the PrPC trying to understand TSEs symptomatology. Here we have developed new models in vitro and in vivo to study PrPC and to clearly define its functions. First of all, we generated and characterized the first iPSC model from a patient with TSEs with comorbidity with Tauopathy. We have developed a neuronal culture that reproduces a large part of the patient's phenotype: astrogliosis, cell death, delayed neuronal differentiation and increased Tau hyperphosphorylation. Although we have not observed the generation of misfolded PrPC, we have created the first directly derived TSE patient model that allows us to study Tauopathy and its comorbidity. Secondly, we studied the neuroprotective role of PrPC. It had previously been noted that knock-out animals were more susceptible to epilepsy, but other groups reported contradictory results. To resolve this controversy, we evaluated the epileptic response of four different Prnp0/0 mouse strains. Our results show that PrPC does play a role in epilepsy neuroprotection. Moreover, we observed that you PrPC need to be anchored to the membrane and express its N-terminal domain to perform this function. Finally, we focused in the characterization of a new model of Prnp0/0 mouse (ZH3) generated under a pure co-isogenic background. Our results show anxious behavior, reduced activity and deterioration of learning capabilities in animals ZH3-Prnp0/0. The absence of PrPC also causes high synaptic excitability, greater epileptic susceptibility and prevents the generation of long-term potentiation. In addition, our in vitro approach shows a delay in the formation of networks and a low connectivity. In summary, this thesis has provided new information on the physiological functions of PrPC from the regulation of the phosphorylation of the Tau protein in a pioneer model of iPSC from patients, to neuroprotection, neurotransmission and behavior in animal models.

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Moreno, Fortuño David. "Prions i Agregons com a Inhibidors de Start: una Via a l’Envelliment Cel·lular." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2017. http://hdl.handle.net/10803/404674.

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Abstract:

Saccharomyces cerevisiae és un model escaient per estudiar el procés d’envelliment a nivell cel.lular gràcies al seu mecanisme de divisió asimètrica. Fent una analogia amb l’envelliment en organismes superiors, on les cèl.lules somàtiques són pròpies de l’individu i envelleixen amb ell, mentre que les cèl.lules de la línia germinal són capaces de formar un nou individu i són virtualment immortals en la població, en S. cerevisiae podem diferenciar dos tipus de cèl.lules: les cèl.lules mare, que envelleixen i poden produir unes 20-30 cèl.lules filles, i les cèl.lules filles, que són capaces d’esdevenir mares i tornar a fer 20-30 cèl.lules filles més independentment de l’edat de la seva mare en el moment de néixer, excepte si la mare ja és molt vella. Per tant, en estudiar l’envelliment de les cèl.lules mare del llevat de gemmació podem aprendre molts dels mecanismes que condueixen l’envelliment cel.lular, especialment a nivell molecular. Entre les característiques que adquireixen les cèl.lules mare de llevat durant el procés d’envelliment, l’acumulació de dipòsits proteics insolubles, proteïnes carbonilades i agregats proteotòxics sembla jugar un paper molt important. Donada la seva preponderància també en organismes superiors, juntament amb les afectacions mitocondrials, ens interessava entendre la relació entre la presència d’aquests dipòsits proteotòxics i la maquinària de cicle cel.lular, especialment durant G1 sobre la Xarxa de Start. Sabem que les xaperones tenen un paper clau en Start per a executar l’entrada en el cicle cel.lular i, en ser segrestades per els agregats proteotòxics en cèl.lules envellides podrien ser causa directa de senescència replicativa. Per tal de comprovar aquesta hipòtesi, en primer lloc hem constatat que els agregats proteotòxics endarrereixen la progressió durant G1, aboleixen la coordinació entre velocitat de creixement i la mida crítica de Start, i redueixen fortament la longevitat de les cèl.lules del llevat. D’altra banda, mitjançant diferents aproximacions que permeten l’estudi de l’envelliment de les cèl.lules mare del llevat (algunes de les quals desenvolupades en aquest treball), hem observat que en els últims cicles de cèl.lules envellides es produeix un clar retard en la progressió durant G1, així com que la majoria de cèl.lules moren estant en aquesta fase del cicle cel.lular, quan en les cèl.lules mare joves aquesta fase és la més curta. Especialment rellevant en el nostre estudi, hem demostrat que el grau de disponibilitat de xaperones disminueix clarament en cèl.lules velles. Finalment, veiem que la superexpressió de l’activador del cicle cel.lular Cln3 allarga la longevitat de les cèl.lules, fins i tot si aquesta activació es fa sobre cèl.lules parcialment envellides prèviament com si ho fem sobre mutants d’algunes xaperones clau per a l’activació del cicle cel.lular. En resum, com a resultat de l’acumulació d’agregats proteotòxics en cèl.lules envellides, la pèrdua d’activitat xaperona arribaria a comprometre l’entrada en el cicle cel.lular i, així, podria explicar la pèrdua de capacitat proliferativa que té lloc durant el procés d’envelliment cel.lular.
Saccharomyces cerevisiae is a suitable model to study the aging process at the cellular level thanks to its mechanism of asymmetric division. Analogous to aging in higher organisms, which contain somatic cells that age with the individual and germline cells that are able to form a new individual and are virtually immortal in the population, in S. cerevisiae we can distinguish two types of cells: mother cells, which age and can produce 20 to 30 daughter cells, and daughter cells which are capable of becoming mothers and produce about 20-30 more daughter cells regardless of the age of the mother at birth, unless the mother is already very old). Therefore, studying mother cell aging in budding yeast can uncover many of the mechanisms that drive cell aging, especially at the molecular level. Among the features that mother cells acquire during aging, the accumulation of insoluble protein deposits, carbonylated proteins and proteotoxic aggregates is thought to play a very important role. As this seems to play a prominent role in higher organisms, along with mitochondrial affectations, we were interested in understanding the relationship between the presence of these proteotoxic deposits and the machinery of cell cycle, especially during G1 on the Start network. We know that chaperones play a key role at Start to trigger entry into the cell cycle and, by being hijacked by proteotoxic aggregates in aged cells, they could be a direct cause of replicative senescence. To test this hypothesis, we first assessed that proteotoxic aggregates delay G1 progression, abolish the coordination between growth rate and critical size at Start, and strongly reduce the longevity of yeast cells. On the other hand, using different approaches that allow to study aged mother cells of yeast (some of which developed in this work), we have found that there is a clear delay in G1 progression in the last cycles of aged cells, most cells dying within this cell cycle phase, when in young mother cells this is the shortest phase of the cell cycle. Especially relevant to our work, we have shown that availability of chaperones is remarkably lower in aged mother cells. Finally, we have seen that overexpression of the cell cycle activator Cln3 is able to extend cell longevity, even if this overexpression is triggered in partially aged cells or in cells lacking some key chaperones for the activation of the cell cycle. In summary, as a consequence of the accumulation of proteotoxic aggregates in aged cells, loss of chaperone activity would eventually compromise cell cycle entry and, therefore, would explain why cells lose their proliferative capacity during the aging process.

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Vergara, Paños Cristina. "Papel regulador de la proteína priónica celular en la enfermedad de Alzheimer y uso de gamma-péptidos como potenciales agentes terapéuticos." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2015. http://hdl.handle.net/10803/296795.

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Abstract:

La enfermedad de Alzheimer (EA) es la forma más común de demencia. Afecta, actualmente, a más de 30 millones de personas en todo el mundo, causando un gran impacto socioeconómico que aumenta año tras año con unos 7,7 millones de nuevos casos por año. La enfermedad de caracteriza por un deterioro cognitivo y cambios conductuales. A nivel patofisiológico se caracteriza por la acumulación del péptido beta-amiloide (Aß), y la proteína tau. La proteína tau es una proteína que se une a tubulina, estabilizando los microtúbulos y ayudando a su polimerización. En la enfermedad, la proteína se hiperfosforila, desestabilizando los microtúbulos por un lado, y auto-agregándose para formar filamentos helicoidales pareados y finalmente los ovillos neurofibrilares. La proteína precursora amiloide (APP), en la enfermedad, es procesada por beta- y gamma-secretasas, resultando en la formación del péptido beta-amiloide, en la vía amiloidogénica. Este péptido agrega dando lugar a las placas amiloides. Se ha descrito que los oligómeros, un estadio de agregación intermedio, son las formas más tóxicas, y que PrPC, que sea demostrado que se une con elevada afinidad a los oligómeros de Aß, podría ser un receptor y mediador de la toxicidad causada por éstos. PrPC es conocida por su participación en las enfermedades espongiformes transmisibles (EETs), en su forma patogénica llamada PrPSc, que se acumula en el cerebro formando agregados, aunque también se han encontrado agregados amiloides en estas enfermedades y una disminución de los niveles de PrPC. Esta proteína participa en procesos como la neuritogénesis o la transmisión sináptica, y hay evidencias de que podría tener una función neuroprotectora en el cerebro. Esta tesis doctoral aborda la participación de PrPC en la EA, des de diferentes puntos de vista, tanto en la acumulación del péptido Aß, como en la fosforilación de tau. Nuestros datos apuntan a una posible función neuroprotectora por parte de PrPC. Por un lado, hemos observado que PrPC podría regular la fosforilación de tau modulando los niveles de expresión de ésta, que se produce debido a los oligómeros de Aß, de forma específica, y no por los agregados insolubles y fibrilares. También hemos visto que, una sobreexpresión de PrPC correlaciona tanto con un aumento de la fosforilación de tau como con un aumento del depósito de Aß, apuntando a una posible pérdida de esta función neuroprotectora. También hemos estudiado la relación entre el péptido Aß y PrPC desde la perspectiva de las enfermedades espongiformes. Hay evidencias de PrPC regula los niveles de Aß en la EA, y debido a la presencia de agregados amiloides, y a una disminución de los niveles de PrPC en las EETs, nos planteamos el papel del depósito de Aß en la infectividad del prión. Nuestros resultados apuntan a que estos depósitos no afectan a la infectividad. Por último, a nivel terapéutico, existen tratamientos paliativos para la EA enfocados en compensar el desequilibrio en diferentes neurotransmisores como la acetilcolina o el glutamato. Estos tratamientos no consiguen frenar el avance de la enfermedad. Aunque muchas alternativas de diferentes clases están ahora en diferentes fases clínicas, algunas de ellas han presentado efectos secundarios como meningoencefalitis, y otras no han conseguido mejorar los síntomas en pacientes respecto a grupos control con placebo. Esta tesis aborda una posible alternativa a los tratamientos anti-amiloides actuales. A partir del screening de una librería de gamma-péptidos derivados de prolina, hemos identificado un candidato con propiedades relacionadas con la neuritogénesis, y una disminución de los niveles de Aß, por la modulación de la beta-secretasa BACE1.
Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia. Nowadays, it affects more than 30 million people worldwide. The disease is characterised by cognitive impairment and behavioural changes. At the pathophysiological level, it is characterised by the accumulation of beta-amyloid peptide (Aß), and tau protein. Tau protein interacts with tubulin, stabilizing the microtubules and taking part in their polymerization. In the disease, the protein becomes hyperphosphorylated destabilizing the microtubules, and self-aggregates to form paired helical filaments (PHF), and later neurofibrillary tangles (NFT). The amyloid precursor protein (APP), in the disease is processed by beta- and gamma-secretases, resulting in the formation of Aß peptide, in the amyloidogenic pathway, that aggregates forming amyloid plaques. It has been described that oligomeric forms, an intermediate aggregation state, are the most toxic species, and PrPC, that has been described of as having high affinity for Aß oligomers, could be a receptor and a mediator of their toxicity. PrPC is known for its participation in transmissible spongiform diseases (TSEs), in its pathogenic form called PrPSc, that accumulates in the brain forming aggregates, although amyloid aggregates and a decrease in PrPC levels have also been found. This protein takes part in processes like neuritogenesis or synaptic transmission, and there are evidences that it could have a neuroprotective role in the brain. We have studied the participation of PrPC in AD, in the accumulation Aß, as well as in tau phosphorylation. Our results point to a possible neuroprotective function of PrPC. On the one hand, we have observed that PrPC would regulate tau phosphorylation, caused by oligomeric forms of Aß specifically, and not by insoluble and fibrillary aggregates, by modulating tau expression levels. We have also seen that an overexpression of PrPC correlates with an increase in tau phosphorylation but also with an increase in Aß deposit, pointing to a possible loss of its neuroprotective function. We have also studied the relation between Aß and PrPC, in TSEs. There are evidences that PrPC regulates Aß levels in AD, and, as there are amyloid aggregates and a decrease in PrPC levels in TSEs, we addressed the role of Aß deposit in prion infectivity. Our results suggest that those deposits do not affect infectivity. Finally, from a therapeutic point of view, there are only palliative treatments for AD, focused on compensating neurotransmitters that are not well regulated in the brain, like acetylcholine or glutamate. Although there are a lot of alternatives in different clinical phases, some of them showed secondary effects like meningoencephalitis, while others did not improve symptoms in patients. In this work, we suggest an alternative from the screening of a library formed by proline-derived gamma-peptides, from which we have identified a candidate with properties related with neuritogenesis, and a decrease in Aß levels by modulating beta-secretasa BACE1.

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Apodaca, Jennifer J. "Regulation of prion protein in yeast and mammalian cells via ubiquitin mediated degradation a dissertation /." San Antonio : UTHSC, 2008. http://proquest.umi.com.libproxy.uthscsa.edu/pqdweb?did=1594496391&sid=6&Fmt=2&clientId=70986&RQT=309&VName=PQD.

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Sang, Chieh. "Single molecule fluorescence studies of prions and prion-like proteins." Thesis, University of Cambridge, 2019. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/287929.

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Abstract:

Prions are infectious agents that cause fatal neurodegenerative diseases in the brain. The wide-accepted protein-only hypothesis states that the misfolded form of prion protein (PrP) is the sole constituent of prions, and the self-propagating process of PrP is considered to play a central role in prion pathogenesis. Prions are believed to propagate when a PrP assembly enters a cell and replicates to produce two or more fibrils, leading to an exponential increase in PrP aggregate number with time. However, the molecular basis of this process has not yet been established in detail. This prion-like replication is also suggested to be the mechanism in the development of other notorious neurodegenerative disorders, such as Alzheimer's and Parkinson's disease. In this thesis, I use single-aggregate imaging to study fibril fragmentation and elongation of individual murine PrP aggregates from seeded aggregation in vitro. From fluorescence imaging of individual PrP aggregates on the coverslip surface, elongation and fragmentation of the PrP assemblies have been directly observed. PrP elongation occurs via a structural conversion from a proteinase K (PK)-sensitive to PK-resistant conformer. Fibril fragmentation was found to be length-dependent and resulted in the formation of PK-sensitive fragments. To gain more insights into the mechanism of the spread of PrP, the quantified kinetic profiles allows the determination of the rate constants for these processes through the use of kinetic modelling. This enables the estimation of a simple framework for aggregate propagation through the brain, assuming that doubling of the aggregate number is rate-limiting. In contrast, the same method was applied to measurement for α-Synuclein (αS) aggregation, which has been suggested to be prion-like and is associated with Parkinson's disease. While αS aggregated by the same mechanism, it showed significantly slower elongation and fragmentation rate constants than PrP, leading to much slower replication rate. Furthermore, the measurements in αS aggregation has been extended to the cellular environment, I use super-resolution imaging to study the amplification of endogenous αS aggregation in cells and the transcellular spread of αS. Endogenous αS showed a clear amplification in number of aggregates with time after seed transduction, and the newly-formed αS aggregates are likely to spread through cell-to-cell transmission. The proteasome was demonstrated to possess a novel disaggregase function for αS fibrils and thus produce more seeds for further replication. It partially explains that αS aggregation in cells was found to replicate at a substantially faster rate than that in vitro. Determining the nature of the oligomers formed during aggregation has been experimentally difficult due to the lack of suitable methods capable of detecting and characterising the low level of oligomers. To address this problem, I have studied the early formation of PrP oligomers formed during aggregation in vitro using various single-molecule methods. The early aggregation of PrP is observed to form a thioflavin T (ThT)-inactive and two ThT-active species of oligomers, which differ in size and temporal evolution. The ThT-active oligomers undergo a structural conversion from a PK-sensitive to PK-resistant conformer, while a fraction of which grow into mature fibrils. These results also enable the establishment of a kinetic framework for elucidating temporal evolution of PrP aggregation and the relationship between oligomers and fibrils. Overall, my research identifies fibril elongation with fragmentation are the key molecular processes leading to PrP and αS aggregate replication, an important concept in prion biology, and provides a simple framework to estimate the rate of prion and prion-like spreading in animals. The results also show that a diverse range of oligomers is formed and co-exist during PrP aggregation which differ both in their structure and properties and provides mechanistic insights into a prion aggregation. The work provides a new quantitative approach to describe the prion-like property in neurodegenerative diseases from a kinetic perspective that can be verified in extending studies in other proteins or in cells.

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Sun, Meng. "Development of the new yeast-based assays for prion properties." Diss., Georgia Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1853/45831.

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Abstract:

Prion is an infectious isoform of a normal cellular protein which is capable of converting the non-prion form of the same protein into the alternative prion form. Mammalian prion protein PrP is responsible for prion formation in mammals, causing a series of fatal and incurable prion diseases. (1) We constructed, for the first time, a two-component system to phenotypically monitor the conformational status of PrP in the yeast cells. In this system, the prion domain of Sup35 (Sup35N) was fused to PrP90-230, and the initial formation of the PrPSc-like conformation stimulated prion formation of Sup35N, which in turn converted soluble Sup35 into the prion isoform, leading to a detectable phenotype. Prion-like properties of PrP were studied in this novel yeast model system. Additionally, we employed this system to study amyloidogenic protein Aβ42 aggregation in the yeast model. It has been suggested that the ability to form transmissible amyloids (prions) is widespread among yeast proteins and is likely intrinsic to proteins from other organisms. However, the distribution of yeast prions in natural conditions is not yet clear, which prevents us from understanding the relationship between prions and their adaptive roles in various environmental conditions. (2) We modified and developed sequence and phenotype-independent approaches for prion detection and monitoring. We employed these approaches for prion-profiling among yeast strains of various origins. (3) Lastly, we found a prion-like state [MCS+] causing nonsense suppression in the absence of the Sup35 prion domain. Our results suggested that [MCS+] is determined by both a prion factor and a nuclear factor. The prion-related properties of [MCS+] were studied by genetic and biochemical approaches.

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Chen, Buxin. "Prion species barrier at the short phylogenetic distances in the yeast model." Diss., Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/29762.

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Abstract:

Thesis (Ph.D)--Biology, Georgia Institute of Technology, 2009.
Committee Chair: Chernoff, Yury; Committee Member: Bommarius, Andreas; Committee Member: Doyle, Donald; Committee Member: Lobachev, Kirill; Committee Member: Yi, Soojin. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

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Premzl, Marko, and Premzl@anu edu au premzl@excite com Marko. "Prion Protein Gene and Its Shadow." The Australian National University. The John Curtin School of Medical Research, 2004. http://thesis.anu.edu.au./public/adt-ANU20050328.164529.

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Abstract:

Prion protein (PrP) is best known for its involvement in prion diseases. A normal, dynamic isoform of prion protein (PrP^C) transforms into a pathogenic, compact isoform (PrP^Sc) during prion disease pathogenesis. The PrP^Sc, acting as a template upon which PrP^C molecules are refolded into a likeness of itself, accumulates in the brain neurones and causes disease. It is the only known component of prions, proteinaceous infectious particles. Both prion protein isoforms have the same primary amino acid structure and are encoded by the same prion protein gene (PRNP). PRNP determines susceptibility/disposition to prion diseases and their phenotypes.¶The normal function of PRNP is elusive. The Prnp knock-out mice with disrupted ORF show only very subtle phenotype. A number of hypotheses were proposed on the function of mammalian PRNP. The extracellular, GPI-anchored, glycosylated mammalian PrP^C expressed in a heterogenous set of cells could: transport copper from extracellular to intracellular milieu, buffer copper from synapse, contribute to redox signalling, act neuroprotectively, mediate cell-cell contacts, affect lymphocyte activation, participate in nucleic acid metabolism, be a memory molecule, and be a signal-transduction protein.¶ Experimental evidence demonstrated a redundancy between the PRNP and another, unknown gene. The critical issue therefore is to discover new genes homologous with PRNP, candidates for this redundancy. Using unpublished data, a sequence of zebrafish cDNA sequenced by Prof. Tatjana Simonics group (University of Milan, Italy), I discovered a new paralogue of PRNP. By searching manually, and in a targeted fashion, data deposited in public biological databases, I compiled support for the new human gene Shadow of prion protein (SPRN) including the direct evidence, homology-based evidence and ab initio gene prediction. The protein product called Shadoo (shadow in Japanese) is an extracellular, potentially glycosylated and GPI-anchored protein of a mature size of 100-odd amino acids. It is conserved from fish (zebrafish, Fugu, Tetraodon) to mammals (human, mouse, rat), and exhibits similarity of overall protein features with PrP. Most remarkably, the Sho is the first human/mammalian protein apart from PrP that contains the middle hydrophobic region that is essential for both normal and pathogenic properties of PrP. As this region is critical for heterodimerization of PrP, Sho may have potential to interact with PrP and is a likely candidate for the Protein X. Mammalian SPRN could be predominantly expressed in brain (Tatjana Simonic Lab, University of Milan, Italy).¶ Using the same approach to search public databases, I found, in addition, a fish duplicate of SPRN called SPRNB, and defined a new vertebrate SPRN gene family. Further, I also expanded a number of known fish genes from the PRNP gene family. The total number of the new genes that I discovered is 11. With the representatives of two vertebrate gene family datasets in hand, I conducted comparative genomic analysis in order to determine evolutionary trajectories of the SPRN and PRNP genes. This analysis, complemented with phylogenetic studies (Dr. Lars Jermiin, University of Sydney, Australia), demonstrated conservative evolution of the mammalian SPRN gene, and more relaxed evolutionary constraints acting on the mammalian PRNP gene. This evolutionary dialectic challenges widely adopted view on the highly conserved vertebrate PRNP and indicates that the SPRN gene may have more prominent function. More conserved Sprn could therefore substitute for the loss of less conserved, dispensable Prnp in the Prnp knock-out mice. Furthermore, the pathogenic potential of PRNP may be a consequence of relaxed evolutionary constraints.¶ Depth of comparative genomic analysis, strategy to understand biological function, depends on the number of species in comparison and their relative evolutionary distance. To understand better evolution and function of mammalian PRNP, I isolated and characterized the PRNP gene from Australian model marsupial tammar wallaby (Macropus eugenii). Marsupials are mammals separated from their eutherian relatives by roughly 180 million years. Comparison of the tammar wallaby and Brazilian opossum PrP with other vertebrate PrPs indicated patterns of evolution of the PrP regions. Whereas the repeat region is conserved within lineages but differs between lineages, the hydrophobic region is invariably conserved in all the PrPs. Conservation of PrP between marsupials and eutherians suggests that marsupial PrP could have the same pathogenic potential as eutherian PrPs. Using the marsupial PRNP gene in comparison with the PRNP genes from eutherian species in which prion diseases occur naturally (human, bovine, ovine) or experimentally (mouse), I defined gene regions that are conserved mammalian-wide and showed the utility of the marsupial genomic sequence for cross-species comparisons. These regions are potential regulatory elements that could govern gene expression and posttranscriptional control of mRNA activity. These findings shed new light on the normal function of mammalian PRNP supporting best the signal-transduction hypothesis. The normal function of PRNP may be triggering of signalling cascades which contribute to cell-cell interactions and may act anti-apoptotically. Yet, in the heterogenous set of cells expressing PrP^C these pathways will contribute to a number of cell-specific phenotypes, such as the synaptic plasticity and activation of lymphoid cells.

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Heiseke, Andreas. "Prions and autophagy: Effect of lithium on prion infection and role of basal autophagy in primary prion infection." kostenfrei, 2010. https://mediatum2.ub.tum.de/node?id=818228.

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Boudet-Devaud, François. "La protéine prion cellulaire : un relai de neurotoxicité commun aux protéines amyloïdes et aux nanoparticules Protective role of cellular prion protein against TNFα-mediated inlammation through TACE α-secretase PrPSc-induced PDK1 overactivation promotes the production of seedable Amyloid-β peptides in prion diseases Corruption of cellular prion protein signaling by titanium dioxide or carbon black nanoparticles promotes the accumulation of amyloid-β peptides." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCB127.

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Abstract:

La protéine prion cellulaire (PrPC) est une protéine majoritairement exprimée à la surface des neurones, dont la conversion transconformationnelle en prion pathogène PrPSc, est à l'origine des maladies à prions. Il est clairement établi que la neurodégénérescence induite par la PrPSc dépend de l'expression de la PrPC dans les neurones et résulte d'une déviation de la/des fonction(s) de la PrPC par la PrPSc. Identifier le rôle de la PrPC est donc un pré-requis pour aborder les mécanismes de neurodégénérescence dans les maladies à prions. Une partie de mes travaux de thèse a permis de montrer que la PrPC exerce un rôle cytoprotecteur vis-à-vis de la cytokine inflammatoire TNFalpha. L'extinction de la PrPC dans les neurones (neurones PrPnull) rend ces cellules hypersensibles au TNFalpha en raison de l'accumulation membranaire des récepteurs au TNFalpha (TNFR). Mes travaux démontrent que la perte de la fonction régulatrice de la PrPC sur l'agrégation et la signalisation des intégrines bêta 1 dans les neurones PrPnull provoque la suractivation de la kinase PDK1, l'internalisation subséquente de l'alpha-sécrétase TACE, et un découplage de TACE vis-à-vis de l'un de ses substrats, TNFR. Étant donné la proximité phénotypique entre les neurones PrPnull (Ezpeleta et al. 2017) et les neurones infectés par la PrPSc (Pietri et al. 2013 ; Alleaume-Butaux et al. 2015), mes travaux plaident en faveur d'une perte de fonction cytoprotectrice de la PrPC dans les maladies à prions. Concernant l'infection à prions, mes travaux montrent que TACE internalisée en réponse à la suractivation de PDK1 est découplée d'un autre substrat, la protéine précurseur des peptides amyloïdes (APP), ce qui mène à l'accumulation des peptides neurotoxiques Abêta 40 et Abêta 42 caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. Dans un contexte « infection à prions », les peptides Abêta 40/42 sont présents majoritairement sous une forme monomérique, et de façon plus discrète sous forme trimérique et tétramérique. Par des approches in vitro et in vivo, nous montrons que les peptides Abêta générés par les cellules infectées par les prions ne modifient ni la réplication ni l'infectiosité des prions. Néanmoins, nous démontrons que les formes oligomérisées d'Abêta sont capables de se déposer sous forme de plaques amyloïdes dans le cerveau des souris transgéniques APP23 infectées par les prions. Dans ces souris, les dépôts d'Abêta accélèrent la pathogenèse des prions. Le dernier axe de mon travail de thèse concerne les nanoparticules, des matériaux de taille nanométrique couramment utilisés dans de nombreux produits et procédés industriels. Mes travaux mettent en évidence que, à l'instar de la PrPSc et d'Abêta, des assemblages de nanoparticules de dioxyde de titane ou de noir de carbone se lient à la PrPC exprimée à la surface des neurones et dévient sa fonction de signalisation. Cette interaction PrPC/nanoparticules provoque, entre autres, la suractivation de PDK1, l'internalisation de TACE, et l'accumulation membranaire de TNFR. Les cellules neuronales exposées aux nanoparticules deviennent alors hypersensibles au stress inflammatoire TNFalpha. Le découplage de TACE à APP induit par les nanoparticules augmente aussi la production de peptides Abêta par les neurones. Même si aucune donnée épidémiologique n'associe une exposition aux nanoparticules à la maladie d'Alzheimer, mes travaux suggèrent une implication causale des nanoparticules dans l'initiation voire l'amplification de cette maladie
The cellular prion protein (PrPC) is a protein mostly expressed at the plasma membrane of neurons. Its transconformation into the pathogenic prion PrPSc is at the root of prion diseases. It is clearly established that the PrPSc-induced neurodegeneration depends on the expression of PrPC in neurons and results from the corruption of PrPC function(s) by PrPSc. Unravelling the role of PrPC is thus a prerequisite to grasp neurodegeneration mechanisms in prion diseases. Part of my work shows that PrPC exerts a cytoprotective function against TNFalpha inflammatory cytokine. PrPC silencing in neurons (PrPnull-neurons) renders these cells highly sensitive to TNFalpha due to surface accumulation of TNFalpha receptor (TNFR). My work demonstrates that the loss of PrPC regulatory function on the clustering and signaling downstream of bêta 1 integrins in PrPnull neurons provokes the overactivation of the kinase PDK1, subsequent internalization of TACE alpha-secretase, and uncoupling of TACE from TNFR substrate. Because of the phenotypic proximity between PrPnull neurons (Ezpeleta et al. 2017) and PrPSc-infected neurons (Pietri et al. 2013; Alleaume-Butaux et al. 2015), my work supports the view of a loss of PrPC protective function in prion diseases. As concerns prion infection, my work shows that after PDK1 overactivation, internalized TACE is uncoupled from another substrate, the amyloid peptides precursor protein (APP), leading to the accumulation of neurotoxic peptides Abêta 40 and Abêta 42, hallmarks of Alzheimer's disease. Within a prion infectious context, Abêta 40/42 peptides are predominantly present as monomers, and to a lesser extent, as trimers and tetramers. By combining in vitro and in vivo approaches, we show that Abêta peptides produced by infected neurons do not alter replication nor the infectivity of prions. Nevertheless, we demonstrate that oligomerized Abêta is able to form amyloid plaques in the brain of transgenic APP23 mice infected by prions. In these mice, Abêta deposits accelerate prion pathogenesis. The last axis of my work deals with nanoparticles, that is, nanometric materials commonly found in manufactured products and industrial processes. My work shows that, as PrPSc and Abêta, titanium dioxide or carbon black assemblies interact with PrPC at the surface of neurons and deviate its signaling function, which leads, inter alia, to PDK1 overactivation, TACE internalization, TNFR accumulation at the plasma membrane, and neuronal cells hypersensitivity to TNFalpha inflammatory stress. We also found that nanoparticle-induced TACE uncoupling from APP increases Abêta peptide production by neurons. Even if no epidemiological study has demonstrated to date a link between nanoparticle exposure and Alzheimer's disease, my work suggests an causal implication of nanoparticles in the initiation or amplification of this disease

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Bariar, Bhawana. "Effects of the components of the Get pathway on prion propagation." Thesis, Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2007. http://hdl.handle.net/1853/26659.

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Abstract:

Thesis (M. S.)--Biology, Georgia Institute of Technology, 2008.
Committee Chair: Chernoff,Yury; Committee Member: Cairney,John; Committee Member: Choi,Jung; Committee Member: Doyle,Donald; Committee Member: Lobachev,Kirill. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

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Peyrin, Jean-Michel. "Implication des cellules microgliales dans la neuropathologie des maladies à prions." Paris 5, 1998. http://www.theses.fr/1998PA05P226.

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Bamia, Aline. "Identification de nouvelles molécules anti-prions et caractérisation de leurs modes d'action." Thesis, Brest, 2019. http://www.theses.fr/2019BRES0047.

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Abstract:

Le prion est un agent pathogène infectieux de nature protéique responsable de maladies neurodégénératives à la fois chez l’homme et les animaux. Le prion est responsable de la tremblante chez le mouton et la chèvre et de la maladie de Creutzfeldt-Jakob chez l’homme. Les maladies à prions sont fatales et il n’existe aucun traitement efficace de nos jours. C’est la raison pour laquelle dans mon laboratoire nous nous intéressons à l’identification de nouvelles molécules antiprions.La flunarizine a été identifiée comme étant active contre les prions [PSI+] et [URE3] de levure et contre PrPSc de mammifères in vitro, ex vivo et in vivo. L’efficacité de la flunarizine contre les prions sur tous ces modèles fait d’elle une bonne molécule candidate contre les maladies à prions. Une étude des relations structure-activité (RSA) autour de la flunarizine a été effectuée sur 47, dont 31 étaient actives contre PrPSc in vitro.Une étude des relations structure-activité (RSA) autour de la flunarizine a été effectuée sur 47, dont 31 étaient actives contre PrPSc in vitro. Six des molécules les plus actives en culture organotypique ont aussi montré leur efficacité contre PrPSc. L’effet de la flunarizine et de ses analogues contre le prion PrPSc ne dépendait pas de leurs modes d’actions connus.Les molécules les plus actives contre PrPSc inhibent la PFAR (protein folding activity of ribosome) une activité chaperon de protéines qui est impliquée dans la propagation du prion de levure [PSI+]. L’efficacité de ces molécules contre les prions fait d’elles de bons candidats pour un repositionnement thérapeutique pour les maladies à prions. Par ailleurs, nos travaux suggèrent que la PFAR pourrait être utilisée comme cible thérapeutique pour les maladies à prions
Prion is infectious protein responsible of neurodegenerative diseases in human and animal. Scrapie in goat and sheep and Creutzfeldt-Jakob disease in human are prion-related diseases. Prion diseases are fatal and to date there is no efficient treatment against these troubles. This is why in our lab we focus on identification of new compounds efficient against prions. Flunarizine was identified as new anti-prion compound efficient against yeast prion [PSI+] and [URE3], and against mammalian prion PrPSc in vitro, ex vivo and in vivo. Flunarizine may be good drug candidate against prion diseases due to its anti-prion potential in different model. Structure-activity relationship (SAR) around flunarizine hightlights 31 compounds out of 47 which inhibit prion PrPSc propagation in vitro. Six of most efficient compounds cleared prion PrPSc in organotypic slice culture. There were no relationship between flunarizine and related compound activities against prion PrPSc and their known mode of action. The most potent compounds against PrPSc inhibit PFAR (protein folding activity of ribosome). PFAR is a protein chaperon activity which is involved in yeast prion [PSI+] propagation. Many tested compounds are good candidates for drugs repurposing against prion diseases because of their important activity against PrPSc prion.Inhibition of PFAR by all the hightly effective flunarizine related compounds, suggest that PFAR may be consider as cellular target for prion related-diseases treatment

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Ezpeleta, Juliette. "Du rôle physiologique de la protéine prion cellulaire à l'infection par les prions : régulation/dérégulation du module de signalisation PDK1/TACE α-secrétase Protective role of cellular prion protein against TNFα-mediated inflammation trough TACE α-secretase Cerebellar compartmentation of prion pathogenesis Production of seedable Amyloid-β peptides in prion diseases upon PrPSc-induced PDK1 overactivation." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCB004.

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Abstract:

Les maladies à prions sont des maladies neurodégénératives caractérisées par l'accumulation dans le système nerveux central d'une protéine anormalement conformée et neurotoxique, la protéine prion Scrapie (PrPSc). La PrPSc est l'isoforme transconformationnelle d'une protéine normale de l'hôte, la protéine prion cellulaire (PrPC). Il est établi que la toxicité de la PrPSc est restreinte aux neurones et que la neurodégénérescence résulte d'une corruption de la/des fonction(s) physiologique(s) de la PrPC par la PrPSc. Néanmoins, nul ne sait s'il s'agit d'une perte de fonction protectrice ou d'un gain de fonction toxique de la PrPC, ou d'une combinaison des 2 événements, en partie parce que les fonctions de la PrPC restent difficiles à cerner. C'est pourquoi, identifier la/les fonction(s) de la PrPC est un prérequis pour comprendre comment la PrPSc exerce sa neurotoxicité. Mes travaux de thèse montrent pour la première fois une fonction protectrice de la PrPC vis-à-vis de la cytokine pro-inflammatoire sTNF-alpha Nous démontrons que la PrPC ajuste la sensibilité des cellules au sTNF-alpha en contrôlant le clivage des récepteurs au sTNF-alpha (TNFR1) par TACE. Au niveau mécanistique, la PrPC exerce un double contrôle sur TACE en gouvernant (i) son activité enzymatique, via le couplage de la PrPC à la NADPH oxydase/production de dérivés réactifs de l'oxygène, et (ii) sa localisation, en modulant négativement la voie de signalisation intégrines bêta-1/ROCK/PDK1, ce qui assure le maintien de TACE sous forme active à la membrane plasmique. La déplétion en PrPC provoque la micro-agrégation des intégrines bêta-1, la suractivation du duo de kinases ROCK/PDK1, et l'internalisation subséquente de l'alpha-secrétase TACE dans des microvésicules enrichies en Cavéoline-1. TACE est alors découplée de son substrat TNFR1, qui s'accumule à la membrane plasmique et rend les neurones déplétés en PrPC hypersensibles au stress inflammatoire de type sTNF-alpha. Ces mêmes défauts ont été retrouvés, avec des intensités comparables, dans les neurones infectés par les prions, ce qui appuie l'idée que la perte de la fonction cytoprotectrice de la PrPC dans les neurones vis-à-vis du sTNF-alpha participe à la progression des maladies à prions. Concernant l'infection à prions, un travail en collaboration révèle que les cellules de Purkinje du cervelet qui n'expriment pas les zébrines sont plus sensibles à la toxicité de 2 souches de prions, 22L et ME7, que celles qui expriment les zébrines. Cette étude suggère un rôle protecteur des zébrines vis-à-vis des prions. Un axe majeur de ma thèse identifie une nouvelle cible déréglée en aval du module de signalisation PDK1/TACE dans les maladies à prions, la protéine précurseur des amyloïdes (APP) avant tout connue pour son rôle dans la maladie d'Alzheimer. En abrogeant le clivage non-amyloïdogène d'APP par TACE, la PrPSc est à l'origine d'une surproduction d'Abêta40/42. Les peptides Abêta40/42 sont majoritairement sous forme monomérique, mais des formes multimériques (trimères et tétramères) d'Abêta40/42 sont aussi générées. Cette production d'Abêta40/42 dépend de la suractivation de PDK1 puisque l'inhibition pharmacologique de la kinase permet de réduire la production des peptides Abêta40/42 monomériques et rend les multimères indétectables. Il est à noter que les peptides Abêta produits ne modifient ni la réplication ni l'infectiosité de la PrPSc. Toutefois, l'Abêta40/42 généré par l'infection à prions est capable de former des dépôts dans les cerveaux de souris si, et seulement si un « seed » d'Abêta exogène a été co-transmis avec la PrPSc. De manière importante, la conjonction infection à prions/dépôts d'Abêta accélère la mort des souris infectées par les prions. Ces travaux définissent les conditions qui permettent la formation de plaques Abêta et mettent en exergue l'émergence d'une pathologie mixte causée par la présence de PrPSc et des dépôts d'Abêta dans un contexte infection à prions
Prion diseases are neurodegenerative disorders characterized by the accumulation into the central nervous system of an abnormally folded protein called Scrapie prion protein (PrPSc). PrPSc is the transconformational isoform of a ubiquitous protein of the host named cellular prion protein (PrPC). It is well established that the toxicity of PrPSc is restricted to neurons and arise from a corruption of the physiological function(s) of PrPC. However, the mechanisms by which PrPSc exerts its neurotoxicity remain poorly understood, partly because the physiological function(s) of PrPC is/are still elusive. Currently, no one knows if PrPC loses a protective role or acquires a toxic function upon its conversion into PrPSc, a combination of both events is also possible. Identifying PrPC-associated function(s) is thus a prerequisite to understand how PrPSc provokes neurodegeneration. The present work reports for the first time a protective role of PrPC towards the pro-inflammatory cytokine sTNF-alpha-associated toxicity. We show that PrPC adjusts cell sensitivity to sTNF-alpha by controlling TACE-dependent TNFR1 shedding. Mecanistically, PrPC governs both (i) TACE activity, through PrPC coupling to NADPH oxidase/Reactive Oxygen Species production, and (ii) TACE localization, by downregulating the beta-1 integrins/ROCK/PDK1 signaling pathway, thus PrPC ensures the bioavailability of an active TACE at the plasma membrane. PrPC depletion provokes the micro-aggregation of beta-1 integrins, the overactivation of ROCK and PDK1 kinases, and the subsequent internalization of TACE into Caveolin-1 enriched micro-vesicles. This leads to a defect of TNFR1 shedding, which accumulates at the plasma membrane and renders PrPC-depleted neurons highly vulnerable to sTNF-alpha insult. These alterations have also been reported in prion-infected neurons with the same intensities, supporting the view that a loss-of-the protective function of PrPC towards sTNF-alpha likely occur along prion diseases. Within a prion infectious context, a collaborative work revealed that the cerebellar Purkinje cells that do not express zebrins are highly vulnerable to the toxicity of two prion strains, 22L and ME7, compared to Purkinje cells that express zebrins. This suggest a protective role of zebrins against PrPSc-associated toxicity. A major part of my thesis identifies a new target deregulated downstream from the PDK1/TACE signaling module, the amyloid precursor protein (APP), well-known for its implication in Alzheimer's disease. By abrogating the non-amyloidogenic cleavage of APP by TACE, PrPSc provokes the overproduction of Abeta40/42 peptides. Abeta40/42 predominates as monomers but are also found as multimeric assemblies, i.e. trimers and tetramers. PrPSc-induced Abeta40/42 overproduction relates to PDK1 overactivation as pharmacological inhibition of PDK1 attenuates production of Abeta monomers and renders multimers undetectable. Of note, our work reveals that Abeta peptides do not impact on PrPSc replication nor infectivity. Nevertheless, Abeta40/42 peptides generated upon prion infection can deposit in mice brains only if an exogenous Abeta seed is co-transmitted with PrPSc. Importantly, Abeta deposition leads to early death of prion-infected mice. This work delineates the conditions that allow Abeta plaques formation and highlights the onset of a mixed-pathology caused by the co-occurrence of PrPSc and Abeta deposition within a prion infectious context

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Krejciova, Zuzana. "Exposure and response of human non-neuronal cells to prions in vitro." Thesis, University of Edinburgh, 2012. http://hdl.handle.net/1842/8186.

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Abstract:

Despite intensive research, the cellular and molecular mechanisms involved in human cellular susceptibility to prion infection remain poorly defined, in part due to the continuing lack of cultured human cells that are susceptible to infection with human prions. Such culture models would present distinct advantages including speed and expense compared with animal models, and would provide systems in which to investigate the interaction between PrPC and PrPSc, the basis of cellular susceptibility, the nature of the species barrier and the mechanism of prion propagation in situ. This study sought to examine whether non-neuronal cells might provide opportunities to establish human cell lines replicating human prions. A human follicular dendritic cell-like cell line (termed HK) was obtained, further characterised and then tested for its ability to support human prion replication. The mechanisms of internalisation, intracellular trafficking and the eventual fate of exogenous PrPSc taken up by these cells were also examined. This thesis similarly examined the cellular response of human embryonic stem cells (hESC) to acute exposure to human and animal prions. PrPC was found to be abundantly expressed by HK cells and HK cell extracts were found to support conversion to PrPSc in a cell-free conversion assay. However, HK cells exposed to infectious brain homogenates failed to accumulate PrPSc or become infected in vitro. Exposed HK and hESC did display a readily detectable, time dependent uptake of PrPSc from medium spiked with prion-infected brain homogenates that was independent of the species, disease phenotype and PRNP codon 129 genotype of the human source and the recipient cells. The exposed cells showed intensely labelled intracellular accumulations of PrPSc with coarse granular morphology, largely in the juxtanuclear region of cytoplasm. However, when the brain-spiked medium was withdrawn and cells were given control medium, the intensity and extent of PrPSc immunostaining rapidly diminished. Co-localisation studies implicated caveolae-mediated endocytic uptake of exogenous PrPSc, apparently preceding uptake via clathrin coated pits in HK cells. Evidence suggesting that the endosomal recycling compartment and lysosomes are involved in intracellular trafficking and degradation of exogenous PrPSc was also found. Understanding the cell biology of these processes may help to explain why the majority of cultured cells are refractory to prion infection in vitro. Internalization of misfolded PrP and its subsequent degradation in the lysosomal compartment might function as a self-protective cellular mechanism, serving to eliminate non-native, presumably dysfunctional and potentially dangerous PrP conformers, whether generated endogenously or acquired through exposure to exogenous prion infectivity.

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Lenuzza, Natacha. "Modélisation de la réplications des Prions : Implication de la dépendance en taille des agrégats de PrP et de l'hétérogénéité des populations cellulaires." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453321.

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Abstract:

Les maladies à Prions sont des maladies neurodégénératives fatales, touchant l'homme et l'animal. Même si le risque de transmission de la maladie de la vache folle à l'homme semble maîtrisé, il persiste actuellement un risque de santé publique lié à la transmission iatrogène de cette forme, notamment par transfusion sanguine. Pour contrôler cette transmission, il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires de réplication et de dissémination des Prions. Ces mécanismes de réplication se produisent à des échelles de temps et de taille difficilement accessibles expérimentalement, et ont ainsi fait l'objet de nombreuses modélisations théoriques utiles pour aider à la compréhension des mécanismes. L'objectif de cette thèse est de compléter ces modèles mathématiques, afin d'étudier plus spécifiquement les conséquences dynamiques sur la réplication des Prions, des propriétés de réplication taille-dépendante d'une part, et de l'hétérogénéité des cellules impliquées dans la réplication d'autre part. Dans un premier temps, nous avons généralisé un modèle de polymérisation nucléée pour prendre en compte un taux d'élongation des fibrilles dépendant de leur taille. Nous avons principalement déduit de cette étude que la distribution en taille des agrégats semble une donnée expérimentale très informative sur les mécanismes élémentaires de réplication, au contraire du profil cinétique d'accumulation de la PrPres peu sensibles aux propriétés de réplication taille-dépendantes. Dans un second temps, après une caractérisation expérimentale de l'hétérogénéité cellulaire de réplication, nous avons intégré le mécanisme de réplication intracellulaire à un modèle multicellulaire par automate cellulaire continu stochastique. De manière appliquée, cette étude nous a permis d'identifier des étapes du processus de culture cellulaire critiques pour l'établissement d'une infection chronique, et nous a permis de proposer plusieurs protocoles pour augmenter la sensibilité des cultures cellulaires aux infections à Prions.

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Borges, Álvarez Marta. "Establiment de metodologia analítica per a la purificació, separació i caracterització de biomarcadors proteics de malalties neurodegeneratives." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2012. http://hdl.handle.net/10803/119540.

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Abstract:

En aquesta tesi doctoral, s’ha desenvolupat metodologia analítica per a la purificació, separació i caracterització de prió cel•lular (PrPC) i superòxid dismutasa (SOD-1), dues proteïnes relacionades amb les Encefalopaties Espongiformes Transmissibles (TSEs) i l’Esclerosi Lateral Amiotròfica (ALS), respectivament. Les TSEs es caracteritzen per l’acumulació de la forma patològica del PrPC (PrPSc) al cervell dels animals afectats, mentre que a l’ALS s’observa la formació d’agregats de SOD-1. Avui dia, encara es desconeixen els factors que inicien i regulen les interaccions que condueixen a la formació d’agregats proteics en moltes malalties neurodegeneratives. Alguns autors suggereixen mecanismes basats en els canvis estructurals que s’observen entre la proteïna nativa i la patològica, que estan relacionats amb la conformació, la seqüència d’aminoàcids, els metalls o les modificacions post-transduccionals. En proteïnes oligomèriques com la SOD-1, també s’ha considerat la dissociació dels oligòmers fins a monòmers abans de l’agregació. És doncs necessari millorar el coneixement de l’estructura d’aquestes proteïnes i aprofundir en els mecanismes que governen l’agregació. En aquest treball es proposa una estratègia de purificació per recuperar de manera eficient PrPC de cervell boví emprant mètodes de purificació convencionals no immuniquímics i western blot (WB) per detectar la presència PrPC en les diferents etapes. Tot seguit s’estudia exhaustivament la separació i caracterització de la SOD-1 mitjançant electroforesi capil•lar acoblada a l’espectrometria de masses amb analitzadors de trampa iònica i de temps de vol (CE-IT-MS i CE-TOF-MS), espectrometria de masses amb font d’ionització per desorció amb làser assistida per una matriu i analitzador de temps de vol (MALDI-TOF-MS) i espectrometria de masses de mobilitat iònica amb font d’ionització per nano-electrosprai (n-ESI-IM-MS). Els estudis amb SOD-1 purificada a partir de mostres de sang d’individus sans i pacients amb ALS han permès obtenir algunes conclusions preliminars interessants sobre els canvis estructurals en la proteïna associats a la malaltia.
In this thesis, we developed an analytical method for the purification, separation and characterization of cellular prion (PrPC) and superoxide dismutase (SOD-1), two proteins related to Transmissible Spongiform Encephalopathies (TSEs) and the Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), respectively. The TSEs are characterized by the accumulation of the pathological form of PrPC (PrPSc) in the brain of affected animals, whereas in ALS it is observed the formation of aggregates of SOD-1. Today, factors that initiate and regulate the interactions that lead to the formation of protein aggregates in many neurodegenerative diseases are still unknown. Some authors suggest mechanisms based on the structural changes observed between the native and the pathology protein which cold be related with the conformation, the amino acid sequence, metals or post-translational modifications. In oligomeric proteins such as SOD-1, the dissociation of oligomers to monomers before aggregation it is also considered. So, it is crucial to increase the knowledge of the structure of these proteins and the mechanisms that govern its aggregation for understanding the disease development. This paper proposes a strategy for having an efficient recovery in the purification of bovine brain PrPC using conventional purification methods that not involves immunochemical procedures. The presence of PrPC was checked at different stages by western blot (WB). Then, the separation and characterization of the SOD-1 by capillary electrophoresis coupled to mass spectrometry with ion trap and time of flight analyzers (CE-IT-MS and CE-TOF-MS), matrix-assisted laser desorption/ionization with a time of flight mass analyzer (MALDI-TOF-MS) and ion mobility mass spectrometry with power nano-electrospray ionization source (n-ESI-IM-MS) was studied. The comparison of purified SOD-1 from blood samples of healthy individuals and patients with ALS have yielded some preliminary interesting conclusions about structural changes in the protein associated with cold be related with the disease.

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Klingeborn, Mikael. "The prion protein in normal cells and disease : studies on the cellular processing of bovine PrPC and molecular characterization of the Nor98 prion /." Uppsala : Department of Molecular Biosciences, Swedish University of Agricultural Sciences, 2006. http://epsilon.slu.se/2006105.pdf.

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Bhamra, S. K. "Systematic mutagenesis of the mouse prion protein to identify critical regions for the efficient propagation of prions." Thesis, University College London (University of London), 2014. http://discovery.ucl.ac.uk/1443249/.

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Abstract:

The aim of this study was to systematically investigate the contributions of various amino acids within the prion protein, on prion propagation. To test this in a cellular system, we used a sub-cloned population of N2a cells (PK1) that are highly susceptible to RML mouse prions. A library of stable PK1 cells was generated, which expressed the full length mouse prion protein (moPrP) bearing either point, double, or triple alanine replacements. The effects these changes in the prion protein sequence had on the ability of PK1 cells to propagate RML was tested using a previously established cell based assay. We found that: (i) in the unstructured region of the protein, alanine replacements in CC2 region 90-111 of the prion protein severely diminish, but do not abrogate the ability of cells to propagate prions whilst substitutions K23A.K24A.R25A and Q41A exerted a moderate inhibitory effect on propagation; (ii) alanine replacements in CC2 displayed a dominant negative effect by imposing their propagation inhibition phenotype in the presence of the wild-type protein; (iii) the diminished propagation abilities of cells expressing CC2 alanine mutants were a result of these cells being less susceptible to infection than their wild-type counterparts (iv) all alanine replacements tested in the structured region of the protein appeared to hamper prion propagation, regardless of their positioning within this globular domain. Taken together, these results suggest that integrity of the structured region is vital for successful prion propagation, and that although the flexible region of the prion protein alone (residues 23-111), does not exclusively confer infectivity and/or propagative capacity, charge interactions in this region govern the efficacy with which propagation ensues.

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Radreau, Félicie. "Cellules souches embryonnaires et neurales humaines : quand la PrP et l'APP "s'en mêlent" ou "s’emmêlent"." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT045/document.

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Abstract:

La Protéine Prion cellulaire (PrPc) est une protéine ubiquitaire mais majoritairement présente dans le système nerveux central. Elle est plus particulièrement connue pour sa conversion conformationnelle en PrPSc dans les maladies à Prions qui sont des Protéinopathies comme la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est en partie associée à des dépôts de peptides beta-amyloïdes (Aβ) agrégés de façon extracellulaire et issus des clivages successifs par la β- puis la γ-sécrétase de la protéine précurseur amyloïde (APP) exprimée dans les neurones. La PrPc et l’APP partagent des fonctions et des voies protéolytiques communes (α- ou β-sécrétase) les impliquant dans la prolifération, la différenciation, la synaptogenèse et la survie cellulaire. La PrPc est impliquée dans la régulation de la prolifération et la différenciation de différentes cellules souches : neurales adultes (NSC), hématopoïétiques (HSC), embryonnaires humaines (hESC). Si la PrP et l’APP partagent des fonctions communes, plusieurs publications montrent que la PrPc régule négativement le clivage de l'APP en Aβ et positivement le clivage de l’APP en sAPPα suggérant ainsi un rôle anti-amyloïdogénique de la PrPc. La PrP agirait également comme récepteur des Aβ à la surface neuronale induisant notamment l’inhibition des LTP et l’altération synaptique.Dans ce contexte, les objectifs spécifiques de la thèse sont :- L’étude de l’expression de la PrP, de l’APP et ses résidus de clivage au cours de l’induction neurale des hESC en NSC et de la différenciation neuronale- L’impact de la modulation de l’expression de la PrP sur le clivage de l’APP ainsi que sur les propriétés des cellules souches (survie, prolifération, différenciation).1. Induction neurale des hESC en NSC Pour ce projet nous avons utilisé des Cellules Souches Embryonnaires Humaines (hESC) pour lesquelles le laboratoire dispose d’une autorisation de l’Agence de la Biomédecine.Pour l’induction neurale, nous avons testé deux protocoles : l’un permet d’obtenir des neurosphères en suspension puis des «rosettes» constituées de NSC, l’autre protocole en monocouche mime quant à lui la corticogenèse. Une optimisation de ces protocoles a été nécessaire (densité de départ, méthodes de fixation des cellules pour améliorer la détection de la PrP) ainsi que la détermination des conditions d’analyse de l’expression de PrP, d’APP et ses résidus clivés (Aβ, sAPPα/β). 2. Différenciations à partir des NSC Les NSC obtenues ont ensuite été amplifiées puis différenciées en neurones et/ou astrocytes. Les cellules ont été caractérisées notamment par immunofluorescence et RT-qPCR pour l’expression des principaux marqueurs astrocytaires (GFAP) et neuronaux (BIII-tubuline, Doublecortine, Synaptophysine) et la disparition progressive des marqueurs de NSC. Là encore nous avons établi des conditions précises de densité cellulaire ainsi que les points des analyses cinétiques de nos différents paramètres.3. Modulation de l’expression de la PrPc Nous avons utilisés des vecteurs lentiviraux permettant l’expression ou l’inhibition de la PrPc humaine pour transduire des hESC au moment d’initier l’induction neurale et des NSC. Pour cela nous avons également dû réaliser des optimisations de différents paramètres : densité cellulaire, taille des supports d’ensemencement ou MOI de lentivirus afin d’avoir une transduction efficace tout en limitant la cytotoxicité. De même, les échantillons récoltés nous ont permis d’évaluer l’impact de la modulation de la PrPc sur le clivage de l’APP ainsi que sur la biologie des cellules souches (survie, prolifération, différenciation)
The cellular Prion Protein (PrPc) is a ubiquitary protein mainly expressed in the central nervous system. It is particularly known for its conformational conversion in PrPSc in Prion diseases, which are proteinopathies such as Alzheimer’s disease (AD). AD is associated with extracellular deposits of aggregated beta-amyloid peptides (Aβ) derived from successive β- and the γ-secretase cleavages of the amyloid precursor protein (APP) expressed by neurons. PrPc and APP share some common functions and proteolytic pathways (α- or β-secretase), involving them in proliferation, differentiation, synaptogenesis and cellular survival. PrPc is involved in the regulation of proliferation and differentiation of many stem cells: adult neural (NSC), hematopoietic (HSC) and human embryonic (hESC). Several publications also show that PrP downregulates the cleavage of APP in Aβ and positively regulates the cleavage of APP in sAPPα suggesting an anti-amyloïdogenic role of PrPc. PrP could also act as a receptor of Aβ at the neuronal surface inducing LTP inhibition and synaptic alteration. In this context, the specific objectives of my thesis were:- Study of the expression of PrP, APP and its cleavage residues during neural induction of hESC in NSC and neuronal differentiation.- Impact of the modulation of PrP expression on APP cleavages as well as on stem cells properties (survival, proliferation, differentiation). 1. Neural induction of hESC in NSCFor this project, we have used Human Embryonic Stem Cells (hESC) for which the laboratory has an authorization from the “Agence de la Biomédecine”.For the neural induction, we have tested two protocols, the first one allows the obtention of neurospheres in suspension and then figures of “rosettes” composed of NSC, and a “monolayer” protocol that mimics the beginning of corticogenesis. An optimization of these protocols has been necessary (starting cell density, cell fixation methods to improve PrP detection). We have also determined the best conditions to analyze the expression of PrP, APP and its derived peptides (Aß, sAPPα/β). 2. Differentiation of NSCNSC derived from hESC were amplified and differentiated into neurons and/or astrocytes. Cells were characterized in particular by immunofluorescence and RT-qPCR for the expression of the major astrocytic (GFAP) and neuronal markers (BIII-tubulin, doublecortin, synaptophysin) and the progressive decrease of NSC markers. Again we have determined the best conditions for cell density and kinetic time points for our analysis.3. Modulation of PrPC expression We have used lentiviral vectors allowing the expression of an anti-PrP shRNA, human PrP and respective controls. To achieve this task, lentiviral transductions of hESC and NSC were optimized: cell density, size of the seeding culture wells or MOI of lentivirus. Finaly, samples collected allowed us to evaluate the impact of PrPc modulation on the APP cleavages as well as on stem cells properties (survival, proliferation, differentiation)

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Dakowski, Caroline. "Rôle de la protéine prion cellulaire (PRPC) dans la différenciation neuronale : Infection par les prions (PRPSC) et bases moléculaires de la neurodégénérescence." Thesis, Paris 5, 2012. http://www.theses.fr/2012PA05T032.

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Peoc'h, Katell. "La protéine << prion-like >> Doppel humaine : caractérisation et relation avec la protéine prion." Paris 5, 2003. http://www.theses.fr/2003PA05N096.

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Abstract:

Les prions sont des agents infectieux constitués de Prp sc isoforme modifiée de la protéine prion (PrP c), codée par PRNP. La protéine Doppel (Dpl) est codée par le gène PRND adjacent à PNRP. Quatre polymorphismes de PRND sont observés chez l'homme ; aucun n'influence la suceptibilité aux maladies à prions. L'expression de prnd reste inchangée après infection. La surexpression de Dpl ne module pas l'accumulation de PrPsc et l'expression cérébrale de Dpl n'est pas modifiée chez des patients atteints de maladie de Creutzfeld-Jakob. Dpl est retrouvée dans les cellules de Sertoli, le liquide séminal et sur la flagelle des spermatozoides.
Prion are infectious agents accumulating in the central nervous system, constituted of PrPsc the modified isoform of the prion protein (PrPc), encoded by the PRNP gene. The Doppel protein (Dpl) is encoded by the PRND gene nearby PRNP. Four Polymorphisms of PRND are observed in human ; none of them modify the susceptibility to prion diseases. Prnd expression remains unchanged after infection in neuroblastoma cells. Dpl surexpression do not change the PrPsc accumulation in these cells and the cerebral accumulation of Dpl is not modified in patients with Cretzfeld-Jakob disease. Dpl in humans is so expressed both on germinal and somatic cells in the male genital tract, suggesting its implication in fertility. Sperm cells could make a good tool to investigate the interaction between Dpl and PrP wich are both. .

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Rockenbach, Isabel Cristina. "Expressão da proteína prion celular no modelo da pilocarpina de epilepsia do lobo temporal." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/26929.

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Abstract:

Ratos que não expressam a proteína prion celular (PrPc) são mais sensíveis a crises epilépticas induzidas por diferentes protocolos. O hipocampo desses animais apresenta um brotamento supragranular de fibras musgosas semelhante ao observado em pacientes com epilepsia de lobo temporal relacionada a esclerose hipocampal (ELT-EH). Esses achados sugerem que a PrPc pode estar envolvida na epileptogênese da ELT-EH. Nós estudamos nessa tese a localização imunoistoquímica da PrPc no hipocampo de animais submetidos ao modelo de epilepsia de lobo temporal por pilocarpina (MELTP)em diferentes tempos de status epilepticus em ratos. Nesse trabalho induzimos estado de mal epileptico (EE) com o uso de pilocarpina em três diferentes grupos de ratos Wistar adultos. Os animais foram sacrificados 18 horas, 5 dias e 2 meses após a indução do EE. Os resultados foram comparados com cérebros controles de ratos que receberam injeções de solução salina. As lâminas foram processadas para coloração por hematoxilinaeosina, imunohistoquímica e neo-Timm. Observamos um aumento da expressão de PrPc nas regiões CA1 e CA3 do hipocampo 18 horas depois da injeção de pilocarpina. Essa expressão aumentada persistiu na região CA1 no quinto dia após a injeção. Não observamos diferenças significativas na expressão de PrPc durante a fase aguda do MELTP nas regiões CA2 e granular do hipocampo. No grupo crônico (2 meses) a PrPc foi observada na mesma localização em que se observou brotamento de fibras musgosas. Concluímos com esse trabalho que a expressão da PrPc é diferente nas diversas fases do modelo de epilepsia induzido por pilocarpina. A expressão transitória da proteína prion durante a fase aguda do modelo pode refletir mudanças de expressão visando tornar as células mais resistentes ao dano induzido pelas crises convulsivas. Alternativamente, essa expressão aumentada pode estar relacionadas à apotose ou então às fases iniciais da neuroplasticidade. A expressão de PrPc na mesma região dos brotamentos de fibras musgosas na fase crônica pode estar relacionada à neuroplasticidade, epileptogênese, neurotransmissão ou, ainda, estar implicada na proteção celular contra crises convulsivas recorrentes. Devido aos diversos achados relacionados a PrPc, sugerimos que o modelo de epilepsia do lobo temporal induzido pela pilocarpina possa ser um interessante modelo para o estudo do papel fisiológico da PrPc.
Mice lacking cellular prion protein (PrPc) are more sensitive to seizures induced by four different pharmacological protocols. The hippocampal formation of these animals exhibits supragranular mossy fiber sprouting which resembles that observed in patients with mesial temporal lobe epilepsy related to hippocampal sclerosis (MTLEHS). These findings suggest that the PrPc may be involved in epileptogenesis in MTLE-HS. Here we investigated the immunohistochemical localization of the PrPc in the hippocampus of animals submitted to the pilocarpine model of temporal lobe epilepsy (PMTLE). Status epilepticus (SE) was induced with pilocarpine in three different groups of adult Wistar rats. The animals were sacrificed 18 hours, 5 days, and 2 months after SE induction and the results were compared to the respective saline-injected control animals. Slices were processed for hematoxylin-eosin, PrPc immunohistochemistry and neo-Timm .PrPc was increased in the CA1 and in CA3 regions of the hippocampus 18 hours after pilocarpine injection. PrPc continued to be increased in the CA1 region of the hippocampus five days after pilocarpine injection. In the CA2 and granular regions of the hippocampus we did not observe significant differences in PrPc expression during the acute phase of PMTLE. In the chronic group, PrPc was expressed co-localized with mossy fiber sprouting. Cellular prion protein is differentially expressed at different phases of the pilocarpine model of epilepsy. Transient expression of PrPc during the acute phase of the pilocarpine model may reflect changes which may render cells more resistant to seizure-induced damage and may be related to apoptosis or may to the initial phases of neuroplasticity. During the chronic period, PrPc is co-expressed in the same regions of mossy fiber sprouting. In chronic animals, PrPc might be related to neuroplasticity, epileptogenic processes, neurotransmission, or alternatively may be implicated in cellular protection against recurrent seizures.

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Bardin, Thierry. "Études de motifs de signalisation amyloïde des bactéries aux champignons filamenteux." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0274.

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Abstract:

Une grande variété de voies de signalisation impliquées dans les défenses de l’hôte sont basées sur des mécanismes de transduction du signal de type prion et mettent en jeu des complexes oligomériques appelés signalosomes. Certaines voies utilisant la transmission d’un repliement amyloïde à partir d’un récepteur de type Nod-like (NLR) vers un ou plusieurs effecteurs contrôlant des processus de mort cellulaire programmée ont été décrites chez les champignons filamenteux. Chez Podospora anserina, deux voies de ce type basées sur des motifs amyloïdes appelés HRAM étaient déjà connues. Dans ce travail nous avons caractérisé une troisième voie de signalisation amyloïde induisant la mort impliquant un NLR, PNT1, et un effecteur, HELLP, basé sur le motif amyloïde PP précédemment identifié chez Chaetomium globosum. Nous avons montré que le motif PP forme un prion nommé [pi] capable de déclencher l’activité toxique de la protéine HELLP. Il n’y a aucune interaction croisée avec les deux autres voies de transduction du signal amyloïde de P. anserina, toutes sont indépendantes.Il avait été suggéré sur la base d’homologie de séquences que les motifs PP seraient apparentés aux motifs RHIM trouvés dans les kinases RIPK1 et RIPK3 contrôlant la nécroptose chez les mammifères. Nous avons montré ici que les motifs RHIM humains se propagent sous forme de prions, appelés [Rhim], in vivo chez P. anserina et sont capables d’interagir partiellement avec les prions [pi] démontrant ainsi une homologie fonctionnelle et probablement structurale au moins partielle entre ces motifs. Enfin, une recherche bioinformatique de motifs amyloïdes RHIM-like dans le règne du vivant a révélé la présence de tels motifs uniquement dans des bactéries filamenteuses dans des configurations géniques similaires à celles des systèmes de signalisation amyloïde fongiques (gènes adjacents NLR putative/effecteur). Ces motifs ont été regroupés en dix familles. Tous les motifs testés ont formé des prions in vivo chez P. anserina, certains interagissent partiellement avec les prions [pi] et [Rhim], et les motifs des tandems NLR/effecteur cross-seed renforçant l’hypothèse de l’existence d’une signalisation amyloïde chez les procaryotes multicellulaires.Tous ces résultats suggèrent une conservation évolutive de mécanismes de transduction du signal basé sur une transmission amyloïde associés à des processus de mort cellulaire programmée sur de très longues périodes allant des bactéries, aux champignons et jusqu’aux animaux
A large variety of signaling pathways with roles in host defense are based on prion-like signal transduction mechanisms involving oligomeric complexes termed signalosomes. Some of them using amyloid fold transmission from a Nod-like receptor (NLR) to one or several effectors controlling programmed cell death have been described in filamentous fungi. In Podospora anserina, two such pathways based on motifs termed HRAM were already known. In the present work, we characterized a third death inducing amyloid signaling pathway involving a NLR, PNT1, and an effector, HELLP, based on the PP amyloid motif previously identified in Chaetomium globosum. We showed that the PP motif forms a prion termed [pi], which can trigger HELLP toxic activity. There is no cross-interaction with the two other P. anserina amyloid signaling pathways, they are all independent.Based on sequence homologies, it was formerly outlined that PP-motif could be related to RHIM motifs found in RIPK1 and RIPK3 kinases controlling necroptosis in mammals. In this work, we showed that human RHIM motifs propagate as prions, termed [Rhim], in vivo in P. anserina and can partially cross-interact with [pi] prions therefore demonstrating at least a partial functional and probably structural homology between these motifs. Finally, bioinformatic studies aiming to find RHIM-like amyloid motifs in living organisms revealed the presence of such motifs uniquely in filamentous bacteria in genes layout similar to fungal amyloid signaling systems (adjacent genes encoding putative NLR/effector). These motifs were grouped in ten families. All the tested motifs formed prions in vivo in P. anserina, some of them partially interact with [pi] and [Rhim] prions, and the motifs of NLR/effector tandems cross seed reinforcing the hypothesis of amyloid signaling in Prokaryotes.Altogether, these results suggest conservative evolution of amyloid based signal transduction associated to programmed cell death over very long period from bacteria to fungi and to mammals

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Howlin, Robert. "Decontamination of prions, prion-associated amyloid and infectivity from surgical stainless steel : implications for the risk of iatrogenic transmission of CJD." Thesis, University of Southampton, 2009. https://eprints.soton.ac.uk/150533/.

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Abstract:

The physicochemical nature of the infectious agent in prion diseases creates a significant challenge for decontamination services. It has been shown to be both resistant to standard methods of decontamination, used to inactivate viruses and bacteria, and to associate avidly with surgical stainless steel. Moreover, the pathophysiology of the variant, iatrogenic and sporadic forms of Creutzfeldt-Jakob Disease (CJD) suggests deposition of the infectious agent across a wide range of extraneural, lymphoid tissues, as well as in the skeletal muscle and blood. Coupled with the potential for asymptomatic carriers, there is a significant risk of iatrogenic transmission of CJD through both neurosurgical procedures and standard surgery. This PhD study was undertaken in order to improve methods of instrument decontamination and to evaluate prion detection techniques and their applicability for the assessment of prion inactivation and removal. The project has provided relevant, critical assessment of hospital decontamination procedures, in addition to guidance on how working protocols should be improved to provide a cleaner and safer end product for the patient. Moreover, laboratory studies have been performed to evaluate current methods of prion decontamination in the context of hospital procedures for instrument reprocessing. Challenges faced by sterile service departments, such as soil drying and surface degradation, have been addressed and their impact on the risk of iatrogenic transmission of prions has been investigated. Critically, the use of a fluorescent amyloid fluorophore for the detection of prionassociated amyloid as a marker for disease permitted the investigation of the role of amyloid in infectious disease under denaturing conditions. Correlation of this detection technique with the identification of PrPres by Western blot and infectious disease suggested that, whilst fluorescent detection of prion-associated amyloid was more sensitive than Western blot, PrPres detection was more specific relative to infectivity. Improved fluorophores, with greater sensitivity, have been evaluated which will enhance in situ detection of prions in the future.

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Sarafoff, Nikolaus. "Amplifikation von Prionen in vitro." Diss., lmu, 2006. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-57072.

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Gary, Charlotte. "Experimental Transmission of Alzheimer's Disease Endophenotypes to Murine and Primate Models." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS412/document.

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Abstract:

La maladie d’Alzheimer (MA) est caractérisée par l’accumulation de protéines β-amyloïde (Aβ) et Tau malconformées. L’hypothèse que la MA soit transmissible de manière similaire à celles des maladies à prion est un sujet d’intense recherche. L’objectif de cette thèse est d’étudier la transmission des endophénotypes de la maladie d’Alzheimer par l’inoculation intracérébral d’homogénats de patients souffrant de MA.Tout d’abord, nous avons montré que la transmission expérimentale de la MA accélère l’amyloïdose dans des modèles murins d’amyloïdose génétique précoce et tardive. Ensuite, nous avons observé le développement d’altérations fonctionnelles et morphologiques semblables à celles observées dans la MA chez le primate microcèbe (Microcebus murinus) et accompagnées d’une amyloïdose subtile sans pathologie Tau. Une telle transmission en l’absence de sévères lésions neuropathologiques a été rapportée dans les maladies à prions mais jamais dans le contexte de la MA. Nos résultats suggèrent que les agents responsables des altérations observées puissent être des formes d’Aβ et/ou Tau non détectées en immunohistochimie et pouvant être transmises expérimentalement. En conclusion, nos résultats supportent l’hypothèse de type prion de la MA et le consensus actuel sur la toxicité des formes solubles d’Aβ et Tau. Pour finir, ils soutiennent la possibilité que l’amyloïdose soit transmissible chez l’Homme sous certaines conditions et appellent à l’évaluation des impacts fonctionnels chez les sujets à risque de contamination
Alzheimer's disease (AD) is characterized by the accumulation of misfolded β-amyloid (Aβ) and Tau proteins. There has been longstanding interest as to whether AD might be transmissible similarly to prion diseases. Our objective was to study the transmissibility of AD endophenotypes after AD brain intracerebral inoculation in mice and primates.First, we showed that AD experimental transmission accelerated Aβ pathology in two rodent models of early or late genetic β-amyloidosis. Then, we focused on a primate model of sporadic AD, the mouse lemur (Microcebus murinus). AD-inoculated adult lemurs progressively developed cognitive impairments, neuronal activity alterations and cerebral atrophy. AD-inoculated mouse lemurs also developed subtle β-amyloidosis in the absence of Tau pathology, 18 months after inoculation. The transmission of an AD-like pathology in the absence of severe neuropathological lesions is striking. Such observations have already been reported for prion diseases but never in the context of AD. Our results suggest that agents leading to AD-like alterations may be not immunohistopathological-detectable forms of Aβ or Tau proteins and transmitted experimentally.In conclusion, our results support the “prion-like” hypothesis of AD and provide further arguments for a dichotomy between the toxicity of deposited and soluble assemblies of Aβ or Tau proteins. Finally, they complement recent evidence supporting iatrogenic β-amyloidosis in humans and provide strong arguments to evaluate functional outcomes in potentially contaminated individuals

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Grégoire, Sylvie. "Etude de la réponse immune contre la protéine du prion : perspectives thérapeutiques." Paris 5, 2004. http://www.theses.fr/2004PA05N081.

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Abstract:

Des données récentes montrent qu'une rréponse immune, active ou passive, dirigée contre la protéine prion (PrP) retarde la progression de la tremblante chez des souris infectées. La vaccination active contre les maladies à prions se heurte cependant à une difficulté majeure, à savoir que la PrPqui est tenuepour l'élément pathogène essentiel de ces affectations, est perçue par le système immunitairecomme un composant du soi. L' objectif de ce travail de thèse se résume en trois points : évaluer précisément l'étndue de la tolérance du système immunitaire à l' égard de la PrP, chercher les moyens de la surmonter, notemment grâce à l'utilisation de peptides de synthèse, et commencer à valider la démarche vaccinale dans un modèle de tremblante expérimentale murine
TSE are lethal neurodégénérative disorders. Some works showed that we could generate a relative immunity response against prion protein (PrP), the major or unique cause of the disease. This work permit to highlight immun peptides from the PrP. First, three peptides were identified, in PrP KO mice, for their capacité to induce T p143-172, p158--187 and B p98-127 immun responses. Second, these peptides were tested with the same immun protocol in PrP+ mice, but none gave a delectable immun response. Yet, a response could be obtained with these peptides by immunization with oligo-CpG. Finally, peptide p158-187 was validated for its immunprotective capacity during the lymphoinvasion phase, in mouse experimental scrapie. But some evidences of brain infiltrats could let think of a possible autoimmun reaction

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Hingant, Erwan. "Contributions à la modélisation mathématique et numérique de problèmes issus de la biologie : applications aux Prions et à la maladie d’Alzheimer." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10135/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’étudier, sous divers aspects, le processus de formation d’amyloïde à partir de la polymérisation de protéines. Ces phénomènes, aussi bien in vitro que in vivo, posent des questions de modélisation mathématique. Il s’agit ensuite de conduire une analyse des modèles obtenus. Dans la première partie nous présentons des travaux effectués en collaboration avec une équipe de biologistes. Deux modèles sont introduits, basés sur la théorie en vigueur du phénomène Prions, que nous ajustons aux conditions expérimentales. Ces modèles nous permettent d’analyser les données obtenues à partir d’expériences conduites en laboratoire. Cependant celles-ci soulèvent certains phénomènes encore inexpliqués par la théorie actuelle. Nous proposons donc un autre modèle qui corrobore les données et donne une nouvelle approche de la formation d’amyloïde dans le cas du Prion. Nous terminons cette partie par l’analyse mathématique de ce système compose d’une infinité d’équations différentielles. Ce dernier consiste en un couplage entre un système de type Becker-Doring et un système de polymérisation-fragmentation discrète. La seconde partie s’attache à l’analyse d’un nouveau modèle pour la polymérisation de protéines dont la fragmentation est sujette aux variations du fluide environnant. L’idée est de décrire au plus près les conditions expérimentales mais aussi d’introduire de nouvelles quantités macroscopiques mesurables pour l’étude de la polymérisation. Le premier chapitre de cette partie présente une description stochastique du problème. On y établit les équations du mouvement des polymères et des monomères (de type Langevin) ainsi que le formalisme pour l’étude du problème limite en grand nombre. Le deuxième chapitre pose le cadre fonctionnel et l’existence de solutions pour l équation de Fokker-Planck- Smoluchowski décrivant la densité de configuration des polymères, elle-même couplée a une équation de diffusion pour les monomères. Le dernier chapitre propose une méthode numérique pour traiter ce problème. On s’intéresse dans la dernière partie à la modélisation de la maladie d’Alzheimer. On construit un modèle qui décrit d’une part la formation de plaque amyloïde in vivo, et d’autre part les interactions entre les oligomères d’Aβet la protéine prion qui induiraient la perte de mémoire. On mène l’analyse mathématique de ce modèle dans un cas particulier puis dans un cas plus général ou le taux de polymérisation est une loi de puissance
The aim of this thesis is to study, under several aspects, the formation of amyloids from proteins polymerization. The mathematical modelling of these phenomena in the case of in vitro or in vivo polymerisation remains questioned. We then propose here several models, which are also investigated from theoritical and numerical point of view. In the first part we present works done in collaboration with biologists. We propose two models based on the current theory on Prion phenomena that are designed for specific experimental conditions. These models allow us to analyse the experimental data obtained in laboratory and raise phenomena that remain unexplained by the theory. Then, from these results and biophysical considerations, we introduce a model which corroborates with data and provides a new approach on the amyloid formation in the particular case of Prion. This part is ended by the mathematical analysis of the model consisting of an infinite set of differentials equations. The system analysed is a Becker-Doring system coupled to a discrete growth-fragmentation system. The second part is dedicated to the analysis of a new model for polymerization of proteins with fragmentation subject to the surrounding variations of the fluid. Thus, we propose a model which is close to the experimental conditions and introduce new measurable macroscopic quantities to study the polymerization. The first introductory chapter states the stochastic description of the problem. We give the equations of motion for each polymers and monomers as well as a general formalism to study the limit in large number. Next, we give the mathematical framework and prove the existence of solutions to the Fokker-Planck-Smoluchowski equation for the configurational density of polymers coupled to the diffusion equation for monomers. The last chapter provides a numerical method adapted to this problem with numerical simulations In the last part, we are interested in modelling Alzheimer’s disease. We introduce a model that describes the formation of amyloids plaques in the brain and the interactions between Aβ-oligomers and Prion proteins which might be responsible of the memory impairment. We carry out the mathematical analysis of the model. Namely, for a constant polymerization rate, we provide existence and uniqueness together with stability of the equilibrium. Finally we study the existence in a more general and biological relevant case, that is when the polymerization depends on the size of the amyloid

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Pan, Tao. "Genetic and physical interaction of Sgt2 protein with prion-chaperone machinery." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1853/45765.

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Abstract:

The word "Prion" refers to self-perpetuating protein aggregates that cause neurodegenerative diseases in mammals. It is a protein isoform that has undergone a conformational change which converts the normal form of the protein into the infectious form with the same amino acid sequence. Yeast [PSI+] prion is the prion isoform of Sup35 protein, a translation termination factor eRF3. It has been suggested that prion [PSI+] is controlled by the ensemble of chaperones with Hsp104 playing the major role. The previous work performed in the Chernoffs lab showed that the defective GET pathway caused by get led to the defect in [PSI+] curing by excess Hsp104. The GET pathway is a system responsible for transporting newly synthesized TA-protein to the ER membrane, and the components which have been proven to be involved in this pathway include: Get1, Get2, Get3, Get4, Get5 and Sgt2. In this study we describe the mechanism underlying the effect of the defective GET pathway on [PSI+]. We demonstrate that Sgt2, one of the components of GET pathway, interacts with Sup35 in both [PSI+] and [psi-] strains through its prion domain. Overproduction of Sgt2 and Hsp70-Ssa is triggered by the defective GET pathway and leads to the protection of [PSI+] aggregates from curing by excess Hsp104. We show that the direct interaction between Sgt2 and Hsp70-Ssa is not required for this protective effect.

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Benoist, Catherine. "Précautions à prendre en milieu hospitalier, face aux prions." Paris 5, 1996. http://www.theses.fr/1996PA05P161.

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Nguyen, Phuhai. "Implication de l'activité chaperon de protéines du ribosome (PFAR) dans les mécanismes de prionisation & identification de nouvelles molécules antiprion." Thesis, Brest, 2013. http://www.theses.fr/2013BRES0026/document.

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Abstract:

Les maladies à prion font partie des maladies neurodégénératives. L’agent responsable est la protéine prion PrPSc. La conversion de la forme cellulaire nativePrPC en forme pathologique PrPSc et son agrégation sous forme des fibres amyloïdeconstituent des éléments clés de la physiopathologie des maladies à prion. Pourtant,les mécanismes contrôlant/favorisant cette conversion sont très mal connus. Chez lalevure Saccharomyces cerevisiae, il n’existe pas d’homologue de la protéine PrP,mais des protéines se comportant comme des prions existent, telle que Sup35p quiest responsable du prion [PSI+] ou encore la protéine Ure2p qui est responsable duprion [URE3]. Lors d’études antérieures à cette thèse, le laboratoire a isolé la 6AP etle GA, des molécules actives contre les prions de levure [PSI+] et [URE3] et contre leprion de mammifère PrPSc dans des tests cellulaires ainsi que in vivo dans unmodèle murin pour les maladies à prion. Ces résultats démontrent au moins certainsdes mécanismes de prionisation sont conservés de la levure aux mammifères.L’équipe a ensuite montré que la 6AP et le GA étaient des inhibiteurs spécifiques etcompétitifs de l’activité chaperon de protéines du ribosome (ou PFAR pour ProteinFolding Activity of the Ribosome). Ces résultats suggéraient donc que l’activité PFARreprésente un nouveau mécanisme de prionisation conservé de la levure auxmammifères. Par ailleurs, la 6AP et le GA s’étant révélées actives dans des modèlespour d’autres maladies neurodégénératives à fibres amyloïdes, l’activité PFARpourrait également être un acteur physiopathologique majeur de ces protéinopathies.Ma thèse avait deux objets : tester l’implication de l’activité PFAR dans l’apparitionet/ou la propagation des prions et enfin identifier de nouvelles molécules antiprion etcomprendre leurs mécanismes d’action. Mes résultats montrent que l’activité PFARjoue bien un rôle dans la propagation des prions de levure. En effet, l’enrichissementen PFAR favorise l’apparition spontanée du prion [PSI+]. Il conduit également à uneinstabilité accrue de ce même prion. Ainsi, l’activité PFAR ressemble à celle duchaperon de protéine Hsp104p, une protéine indispensable au maintien et à lapropagation de tous les prions de levure, mais qui n’a pas d’homologue chez lesmammifères. Mes résultats suggèrent que les activités PFAR et Hsp104p sontpartiellement redondantes pour le maintien des prions chez la levure et que, chez lesmammifères, seule l’activité PFAR jouerait ce rôle. Parallèlement, nous avonsidentifié de nouvelles familles de molécules antiprion, actives tant contre les prionsde levure que de mammifères. Ces molécules inhibent toutes l’activité PFAR. Nosrésultats contribuent ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes deprionisation. Ils indiquent également que l’activité PFAR est une cible thérapeutiqueprometteuse pour les maladies à prion, mais aussi probablement pour d’autresprotéinopathies beaucoup plus fréquentes
Prion diseases are considered neurodegenerative diseases. The incriminated agentis the prion protein PrPSc. The conversion of PrP from its native conformation PrPC tothe pathologic form PrPSc is the major element of the pathogenesis of prion diseases.However, the mechanisms involved in this conversion are poorly understood. In theyeast Saccharomyces cerevisiae, there is no counterpart of the PrP protein. Howeverproteins acting as prion do exist in yeast, such as the Sup35 protein responsible forthe prion [PSI+], or the Ure2 protein responsible for the prion [URE3]. In previousstudies, our team isolated two compounds, 6AP and GA, which are active against theyeast prions [PSI+] and [URE3 ] and against the mammalian prion PrPSc in cellbasedassays as well as in vivo in a mouse model for prion diseases. These resultsdemonstrated that the prionisation mechanisms are at least partially conserved fromyeast to mammals. 6AP and GA specific and competitive inhibitors of the ProteinFolding Activity of the Ribosome (PFAR) thereby showing that the PFAR is oneconserved mechanism of the prionisation. Moreover, 6AP and GA have been provenactive against other amyloid diseases thus placing the PFAR as a key player in thepathophysiology of protein folding diseases. My thesis aims were to test theinvolvement of the PFAR in the initiation and / or propagation of prion, to identify newantiprion molecules and to understand their mechanisms of action. My results showthat the PFAR plays a central role in the yeast prion propagation. Indeed, PFARenrichment promotes the spontaneous appearance of the prion [PSI+] and at thesame time leads to an increased instability of the same prion. Thus, PFAR activityresembles the yeast Hsp104p chaperone protein activity in the maintenance andpropagation of all yeast prions. My results suggest that the PFAR and Hsp104pactivity are partially redundant and that only the PFAR should play this role inmammals. Meanwhile, we have identified new antiprion drugs that are active againstboth yeast and mammal’s prions. These compounds are all inhibitors of the PFAR.Our results contribute to a better understanding of the prionisation mechanisms andindicate that the PFAR is a promising therapeutic target for prion diseases andprobably also for common protein folding diseases.Keywords: prion, yeast, ribosome, protein chaperon, Hsp104

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Crozet, Carole. "Souris transgéniques pour la protéine prion ovine : transmission d'encéphalopathies subaiguës spongiformes transmissibles naturelles et expérimentales : contribution à la caractérisation des maladies à prions." Lyon 1, 2001. http://www.theses.fr/2001LYO1T036.

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Gougerot, Alexianne. "Physiopathologie et thérapeutique des prions humains : une approche cellulaire." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066087/document.

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Abstract:

Les maladies à prions sont des pathologies neurodégénératives d’évolution fatale, transmissibles, pour lesquelles aucun traitement efficace n’existe. Elles associent sur le plan neuropathologique une spongiose, une gliose astrocytaire, une perte neuronale, et une accumulation de la forme anormalement repliée (PrPsc) de la protéine prion cellulaire codée par l’hôte. Certaines formes de cette maladie sont associées à une tauopathie et présentent des lésions neuropathologiques similaires à celles retrouvées dans la maladie d’Alzheimer (MA).Nous avons utilisé un modèle de cultures primaires de neurones afin d’explorer d’une part la relation entre la protéine prion et la physiopathologie de la protéine tau, et d’étudier d’autre part la propagation de souches humaines et l’effet de composés anti-prions sur cette propagation. Nos résultats indiquent que l’hyperphosphorylation de tau en réponse à l’exposition de PrP recombinantes est mutation dépendante, conformation dépendante, partiellement dépendante de la PrPc et est médiée par la kinase PDK1. Nous avons aussi démontré pour la première fois que la propagation d’isolats humains de maladie de Creutzfeldt-Jakob est possible dans un modèle in vitro et permet une évaluation rapide de l’efficacité de composés anti-prions, confirmée in vivo. Ces travaux ont permis de mieux caractériser la relation protéine amyloïde-physiopathologie de tau, d’ouvrir des perspectives de recherche dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la MA, et d’apporter un modèle unique permettant d’évaluer rapidement les effets de molécules anti-prions vis-à-vis des souches les plus pertinentes, dans une stratégie de repositionnement thérapeutique
Prion diseases are fatal transmissible neurodegenerative disorders, with no effective treatment. Brain lesions include neuronal vacuolization, astrogliosis, neuronal loss and the accumulation of PrPSc, an abnormal isoform of the host-encoded cellular prion protein (PrPc). Some forms of prion diseases are associated with tau fibrillar pathology similar to that observed in Alzheimer’s disease except that Abeta peptides are replaced by PrPsc. Here we used a primary neuronal cultures to first explore the interplay between the formation of prion protein assemblies and the occurrence of tau pathology, and secondly to evaluate in vitro human strain propagation and the efficiency of some antiprion compounds towards human prions. We showed that tau hyperphosphorylation in response to recombinant PrPs exposition was mutation-dependent, conformation-dependent and varied with the PrPc expression level of exposed neurons. This effect was mediated by PDK1 kinase. We also demonstrated for the first time that human prion isolates could propagate in an in vitro model. This model was also useful to evaluate the efficacy of antiprion compounds that was further validated in vivo. Our results help us to better understand the amyloid protein-tau physiopathology interplay and provide a useful and unique tool for fast evaluation of therapeutic compounds active against human prion strains in a repositioning strategy in such rare but devastating diseases

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Gallozzi, Micaela. "Analyse du rôle de certains types cellulaires sur la propagation de l’agent infectieux des EST." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2008. http://www.theses.fr/2008VERS0055.

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Abstract:

L’expression de la protéine PrPc est nécessaire à la réplication et à la propagation de l’agent infectieux des maladies à prion. Le gène PRNP humain est localisé dans la région HSA20p12/p13, qui a été désignée sous le nom de locus PRND. Il comprend trois gènes : PRNP, qui code pour la PrPc, PRND qui code pour Doppel, et PRNT qui code pour une nouvelle protéine putative testiculaire. Nous avons étudié la structure de ce locus chez la chèvre et décrit la présence dans cette espèce d’un pseudogène Prnt. L’analyse de l’expression de ce locus au cours du développement ovarien et testiculaire a mis en exergue une expression du gène Prnd sexuellement dimorphique. En association avec l’analyse de localisation cellulaire et sub-cellulaire de Doppel, ces résultats suggèrent que cette protéine pourrait jouer un rôle dans la différentiation testiculaire. Plusieurs essais infructueux ont été tentés pour développer un modèle de culture cellulaire permissif à la propagation et à la réplication de l’ESB, ce qui malgré l’effort de plusieurs laboratoires n’existe pas encore. Des modèles de souris transgéniques ont été créés pour contrôler l’expression tissulaire et temporelle du gène Prnp in vivo, première étape pour rechercher une meilleure compréhension du rôle de certaines cellules sur les pathologies à prions et de la fonction de la PrPc. Deux approches complémentaires ont été utilisées : l’ARN interférence et l’emploi de promoteurs inductibles. L’expression d’un miRNA artificiel ciblant le gène Prnp a permis une répression efficace de l’expression de ce gène. Le taux d’inhibition a atteint 80% et semble directement lié au niveau d’expression du miRNA. Une approche bi-transgénique a été utilisée pour tester la possibilité de contrôler l’expression d’un minigène Prnp modifié par le trans-répresseur TRSID et la doxycycline. Les résultats obtenus ont démontré que cette méthode permet un contrôle efficace de l’expression tissulaire et temporelle de la PrPc in vivo, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude des maladies à prion. Nous tentons actuellement d’appliquer ce modèle à la poursuite de l’analyse du phénomène de « sauvetage » de souris en cours d’incubation par déplétion neuronale de la Prpc
The expression of the PrP protein is necessary for the replication and the propagation of the infectious agent of the prion disease. The human PRNP gene is localized in the HSA20p12/p13 region, wich has been designated as the PRNP locus. It comprises 3 related genes: PRNP, that encodes PrPC, PRND that encodes Doppel and PRNT that encodes a new putative PrP-related testicular protein. We have investigated the structure of this locus in goats and described the occurrence in this species of a Prnt pseudogene. Analysis of this locus expression in developing goat testes and ovaries highlited a sex-dismorphic Prnd expression pattern. In association with the investigation of Doppel cellular and subcellular localization, these data suggest that this protein could be involved in testis differentiation. Several unsuccessful attempts were made to try to establish a cell culture model permissive to BSE replication and propagation, which despite efforts to several laboratories has yet to be obtained. Transgenic mouse models were created for controlling special and temporal expression of the Prnp gene in vivo as a first step towards a better understanding of the implication of specific cell types in TSE diseases and of the PrPc biological fuction. Two complementary approaches were used i) RNA interference and ii) tetracycline inducible promoters. Expression of a Prnp-targeted artificial miRNA allowed the efficient down regulation of PrPc. The level of inhibition achieved could reach 80 % and appeared to be directly related to the miRNA expression level. A bi-transgenic approach was used to assess in vivo the potential control of the expression of a modified Prnp minigene by the TRSID trans-repressor and doxycycline. The results obtained demonstrated that this methodology could lead to an efficient spatial and temporal control of PrPc expression in vivo, opening new opportunities in TSE researches. We are currently applying this system to try to further assess the induced rescue of inoculated mice by neuronal depletion of PrPc

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Kouadri, Amal. "Le cuivre influence le stress oxydatif et l'inflammation associés à la mucoviscidose et régule la barrière jonctionnelle bronchique saine via la protéine prion cellulaire (PrPC)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAV080/document.

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Abstract:

La mucoviscidose est une maladie génétique, autosomale et récessive. Elle est caractérisée par une inflammation précoce des voies aériennes observée en absence de toute infection bactérienne, virale ou fongique. Aujourd’hui, l’origine de cette inflammation précoce reste très discutée. Plusieurs études mettent en avant la participation du stress oxydatif, une composante pathologique majeure de la mucoviscidose. Cependant, le lien entre le stress oxydatif et l’inflammation dans un contexte mucoviscidosique reste à démontrer.Mon projet de thèse a porté sur la caractérisation du rôle du stress oxydatif dans le déclenchement de l'inflammation dans la mucoviscidose. Pour cela j’ai utilisé des cellules épithéliales bronchiques humaines saines (HBE) et mucoviscidosiques(CFBE). J'ai également utilisé deux modèles de cellules dérivées de la cellule CFBE; les cellules CFBE corrigées par la protéinenormale et celles surexprimant la protéine CFTR mutée ; CFTR-delF508 (CFBE-delF508). La caractérisation du profil inflammatoire dans les trois modèles cellulaires a confirmé la présence d'une inflammation intrinsèque dans les cellules CFBE. Cependant, ce profil serait indépendant de l'expression de la protéine CFTR, car il n’est pas modifié suite à l’utilisation de traitements avec des correcteurs de l’expression de la protéine CFTR mutée. Ces résultats suggèrent que le statut inflammatoire dans les cellules mucoviscidosiques serait dû à des protagonistes autres que CFTR. Des études récentes de notre groupe ont montré que les cellules de patients atteints de mucoviscidose présentent une diminution de la concentration en cuivre (Cu), une augmentation de la production de radicaux libres (ROS) et une diminution des activités enzymatiques anti-oxydantes, notamment celle de la Cu/Zn-SOD. La caractérisation du statut du métal cuivre dans nos modèles, nous a permis d'établir un lien entre les niveaux de Cu, le stress oxydatif et l'inflammation dans la mucoviscidose. La comparaison des niveaux d'expression de gènes codants pour des protéines impliquées dans l'homéostasie du Cu dans les cellules HBE et CFBE, nous a permis d’identifier la protéine prion cellulaire (PrPC) comme protéine surexprimée dans les cellules CFBE. PrPC est une glycoprotéine ancrée à la surface des cellules grâce à son ancre Glycosyl-Phosphatidyl-Inositol(GPI). Plusieurs études menées in vitro et in vivo ont montré la capacité du PrPC à interagir avec différentes protéines, à lier le Cu avec une forte affinité, et à protéger les cellules contre le stress oxydatif. Néanmoins, ses fonctions restent à caractériserdans des tissus extra-neuronaux comme l'épithélium bronchique. Nous avons étudié le rôle de la protéine PrPC dans le contrôle de l'homéostasie du Cu et du stress oxydatif dans les cellules épithéliales bronchiques. Nous avons aussi étudié son implication dans le contrôle des jonctions cellulaires des cellules pulmonaires. Afin de mieux comprendre la fonction PrPC dans les processus inflammatoires associés à la mucoviscidose, nous avons développé une nouvelle lignée cellulaire invalidée pour la protéine PrPC, en utilisant la stratégie CRISPR / Cas9. Dans l'ensemble, notre projet a avancé nos connaissances sur la compréhension de l'implication de la protéine CFTR dans l’inflammation et le stress oxydatif associé aux cellules bronchiques mucoviscidosiques. Nous avons aussi mis en évidence l’implication du cuivre dans le stress et l’inflammation dans les cellules mucoviscidosiques. Finalement, nous avons montré que dans les cellules bronchiques humaine, la protéine PrPC est exprimée et localisée dans les jonctions cellulaires où elle participe à la protection contre le stress d’origine cuprique
In cystic fibrosis (CF), inflammation is detected early on in the airways, even before the onset of bacterial infection, suggesting that mechanisms other than infection are at the origin of the initial inflammatory processes. Among these processes, there is the oxidative stress. The latter is widely accepted as a critical component of several diseases. My PhD project was focused on the characterization of the role of the oxidative stress in triggering inflammation in the CF disease. I used normal (HBE) and cystic fibrosis (CFBE) human bronchial epithelial cells. I also used two cell models derived from CFBE upon either, a stable expression of the wild-type protein (CFBE-wt), or its mutant form; delF508 (CFBEdeltaF508). The characterization of the inflammatory profile in our cellular models confirmed the presence of an intrinsic inflammation inCFBE cells. This profile was independent of the expression of the CFTR protein and was not modified upon the treatments with different molecules known to correct the trafficking of the mutant CFTR (delF508) protein. This suggest that other parameters might be the cause of the CF intrinsic inflammation. Recent studies from our group showed that cells from bronchial CF patients displayed a decrease in copper (Cu) concentrations, and increase in the production of free radicals, and a decrease in antioxidant enzyme activities, such as Cu/Zn-SOD. These results allowed us to establish a link between Cu levels, oxidative stress and inflammation. While investigating the levels of expression of a number of genes encoding proteins that control Cu homeostasis in HBE and CFBE cells, we found that the expression of the cellular prion protein (PrPC) was altered in CFBE cells. PrPC is a glycosyl phosphatidyl inositol (GPI)-anchored glycoprotein involved in prion infection, propagation and aggregation in the central nervous system that leads to transmissible spongiforme encephalopathies (TSE) diseases. Despite several in vitro and in vivo studies demonstrating the capacity of PrPC to interact with other proteins, to bind copper (Cu) with high affinity and to protect cells against oxidative stress, its physiological functions were still under investigations, particularly in extra-neuronal tissues, such as the bronchial epithelium. We have addressed the role of PrPC in the lung cellular architecture, by determining its impact on the integrity of the lung epithelial junctions. This was performed in relation to Cu homeostasis and oxidative stress in bronchial epithelial cells. To further understand PrPC function, we developed a new HBE PrPC knock-out cell line using the CRISPR/Cas9 strategy. Overall, my project brought new insights into the understanding copper involvement in inflammation, oxidative stress and jonctionnal barriers, and how PrPC protein protect bronchial epithelial cells form copper-associated oxidative stress

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Mercey, Raphaël. "Identification et caractérisation d'ARN ligands de la protéine prion." Tours, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUR3311.

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Abstract:

L'agent infectieux responsable des Encéphalopathies Spongiformes Transmissible (EST) serait essentiellement composé d'une protéine constitutive de l'hôte, la protéine prion (PrP), sous une forme pathogène infectieuse (PrPsc). L'identification de ligands de la PrP pourrait lever les doutes concernant ses rôles physiologiques et la nature controversée de l'agent infectieux. Puisque les acides nucléiques sont connus pour lier la PrP, nous avons identifié par la méthode SELEX des motifs d'ARN synthétiques de forte affinité pour la PrP ovine recombinante. Notre meilleur ARN présente un motif de 21 nucléotides partagé avec un ARN anti-PrP isolé par d'autres auteurs. Ces résultats renforcent les hypothèses que la PrP pourrait exercer un rôle sur des acides nucléiques dotés de motifs proches de ceux que nous avons identifiés et intervenant ou non dans la composition de l’agent infectieux. Par ailleurs, ces ARN constituent de potentiels outils d'étude ou de diagnostic des maladies à prions
One of the unsolved problems in prion diseases relates to the physiological function of cellular prion protein (PrP), of which a misfolded isoform is probably the only component of the transmissible spongiform encephalopathies (TSE) agent. Knowledge of the PrP-binding molecules may help in elucidating its role and understanding the pathological events underlying prion diseases. Because nucleic acids are known to bind PrP, we used the SELEX approach to identify the preferred RNA sequences that bind to the ovine recombinant PrP. Our best RNA presents 21 nucleotides shared with a previously described PrP aptamer. We believe that the prion protein may have a physiological function related to nucleic acids presenting some of the patterns we identified in our study. Theses nucleic acids could be involved in the composition of the infectious agent. These RNA can be useful for diagnostic or as new tools to study prion diseases

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Chu, Clement SM. "Towards the structure of yeast prions." Diss., Search in ProQuest Dissertations & Theses. UC Only, 2009. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3390039.

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Gierusz, Leszek A. "Folding and fibril formation of prions." Thesis, University of Warwick, 2012. http://wrap.warwick.ac.uk/56927/.

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Abstract:

Prions diseases are a group of fatal neurodegenerative disorders called the transmissible spongiform encephalopathies (TSEs), which include bovine spongiform encephalopathy in cattle, scrapie in sheep and Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) in humans. TSEs are associated with the conversion of normal cellular form of the prion protein (PrPC) to an altered pathological form (PrPSc). An important phenomenon known as the species barrier affects prion transmission, resulting in longer incubation time and lower incidence of disease upon transfer between species. Another feature of prion diseases is diseasemodulating polymorphisms in PrP sequence which can alter individual‟s susceptibility to infection. This thesis investigates two properties of PrP that may elucidate the mechanisms underlying both species barrier and disease resistance; (i) effect of diseasemodulating mutations on folding kinetics of PrP and (ii) impact of diseasemodulating mutations on formation of PrP fibrils. Equilibrium and kinetic folding studies demonstrate that the folding pathway of PrP is affected by mutation Q167R which confers disease resistance, and mutations S170N, N174T and S170N/N174T characteristic for Chronic Wasting Disease in cervids, which are known to increase disease susceptibility. The destabilising effect of Q167R mutation previously observed via equilibrium folding studies was confirmed through direct kinetic observations. Subsequent fibrilisation experiments suggested a possible link between the stability of mouse prion protein and its propensity to form fibrils, elucidating a potential mechanism of increased disease resistance conferred by Q167R mutation. Equilibrium folding studies of S170N, N174T and S170N/N174T revealed a surprising correlation between the structural effects of these mutations and fibrilisation propensity. Based on these findings, a disease resistance mechanism centred on decreased formation of neurotoxic particles in the organism as well as diminished ability of infectious oligomers from both inside and outside to propagate oligomerisation of PrP has been proposed.

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Toupet, Karine. "Stratégies thérapeutiques des maladies à prions." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20128.

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Abstract:

Les maladies à prions sont des maladies neurodégénératives qui touchent l'homme et l'animal, et dont l'issue est fatale. Ces maladies sont provoquées par l'accumulation dans le cerveau de la PrPSc, l'isoforme mal repliée de la protéine prion cellulaire. L'apparition de nouveaux risques de transmission de ces maladies et l'absence de traitement efficace, nous ont incité à explorer de nouvelles stratégies et cibles thérapeutiques. Nous avons développé deux approches thérapeutiques innovantes. La première à consister à rechercher des molécules capables de piéger les formes préamyloïdes de la PrPSc (dimères et trimères), décrites comme éléments essentiels du cycle de réplication des prions. Une technique de criblage de drogues in silico et in cellulo nous a permis de mettre en évidence des composés thiényl pyrimidiques et thiényl azines capables d'oligomériser spécifiquement la PrPSc. Ces oligomères de PrPSc réduisent l'infectiosité des prions in vivo, soulignant le potentiel thérapeutique de ces composés. Notre deuxième stratégie est une stratégie de thérapie génique utilisant les propriétés dominantes négatives de certains polymorphismes de la protéine prion, comme les mutants Q218K et Q167R. Notre objectif a été d'évaluer le potentiel thérapeutique de vecteurs lentiviraux portant les mutants PrPQ218K et PrPQ167R, chez des souris au stade tardif de la maladie. Nous avons réussi à prolonger significativement la durée de vie des souris de 20% grâce à 2 injections chroniques de vecteurs lentiviraux portant le mutant PrPQ167R. Nos résultats ouvre la voie sur de nouvelles perspespectives thérapeutiques pour les maladies à prions et autres maladies neurodégénératives
Prion diseases are fatal neurodegenerative disorders that affect both humans and animals. These diseases are induced by the accumulation in the brain of the misfolded isoform of the normal cellular prion protein: PrPSc. The emergence of new risks of transmission for these diseases and the lack of efficient treatments, prompt us to search for new therapeutic strategies and targets. We developed two innovative therapeutic approaches. The first one consisted in searching for molecules able to trap preamyloid forms of PrPSc (dimers and trimers), known as key elements in the replication cycle of prions. A drugs screening approach, in silico and in cellulo, allowed us to discover thienyl pyrimidine and thienyl azine compounds able to specifically oligomerize PrPSc molecules. These PrPSc oligomers decrease prions infectivity in vivo, highlighting the therapeutic potential of these compounds. Our second strategie is a gene therapy approach using the dominant negative properties of certain polymorphisms of the prion protein, such as the Q218K and Q167R mutants. Our objective was to evaluate the therapeutic potential of lentiviral vectors carrying the PrPQ218K and PrPQ167R mutants, in mice, at the terminal stage of the disease. We succeeded in significantly prolonging the survival time of mice of 20%, with two intracerebrally chronic injections of lentiviral vectors carrying the PrPQ167R mutant. All our results not only open the way for new therapeutic strategies against prion diseases but also will benefit for therapies of other neurodegenerative disorders

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Ekwa, Robert. "Les maladies à prions : problèmes épistémologiques." Paris 1, 2012. http://docelec.u-bordeaux.fr/login?url=http://www.harmatheque.com/ebook/les-maladies-a-prions--problemes-epistemologiques--volume-2--vache-folle-et-raisonnements-causals-41085.

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Abstract:

Entrée en Europe au XVIIIe siècle, portant des noms différents attachés au contexte de lecture de ses symptômes, la tremblante resta longtemps un mystère. Dès le milieu des années 1960 sous l'impulsion de Carleton Gadjusek, l'analogie étiologique et pathologique entre cette neuropathologie animale et la maladie du kuru aujourd'hui disparue, permit de tester la transmissibilité de plusieurs maladies neuropsychiatriques et d'établir un groupe de maladies nommées Encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles. Dès 1982, grâce à Stanley Prusiner, les outils conceptuels et techniques de la biologie moléculaire ont élucidé l'énigme de la tremblante, établi la protéine prion dans un statut d'agent causal de toutes les maladies neurodégénératives transmissibles humaines et animales. Puis, apparue au Royaume-Uni en 1985, l'ESB a étendu cet ensemble. L'analogie entre cette maladie bovine et la tremblante a conduit à inférer de l'innocuité de la tremblante à l'innocuité de l’ESB pour la santé humaine. L'étude menée introduit dans une trame philosophique la réflexion scientifique sur la difficulté de la biologie et de la médecine des maladies à prions, qui s'est constituée avec les inférences sur l'ESB, difficulté dont le résultat fut l'émergence d'un nouveau variant de la MC1. Cette étude prolonge les activités scientifiques de la biologie moléculaire. Des neurosciences fondamentale et clinique des troubles neurodégénératifs, sur la signification des inférences, de la causalité biologique, du temps réel de l'action causale, de l'analogie dans le raisonnement causal. Elle jette la lumière sur la nature des causes biologiques, ouvre la voie à une biologie moléculaire du futur.

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Ragagnin, Audrey. "Mort neuronale et maladies à prions." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAJ094/document.

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Abstract:

La conversion conformationnelle de la protéine prion cellulaire PrPC neuroprotectrice en protéine prion PrPSc infectieuse et pathogène caractérise les maladies à prions. Dans le cerveau infecté par les prions, la perte de PrPC, le gain de PrPSc neurotoxique et l’inflammation concourent à la mort neuronale par des mécanismes encore mal connus.Ces travaux valident les cultures organotypiques de cervelet de souris comme système expérimental ex vivo favorable à l’étude de ces mécanismes et montrent que l’absence de PrPC aussi bien que PrPSc activent des mécanismes apoptotiques et autophagiques qui conduisent à la mort des cellules de Purkinje du cervelet. Une deuxième étude in situ chez la souris montre que la compartimentation anatomo-fonctionnelle du cervelet est un paramètre endogène de la pathogenèse des prions de tremblante 22L. Une troisième série d’expériences in situ montre que les prions provoquent l’augmentation du récepteur TNFR1 de la cytokine pro-inflammatoire TNF-α à la membrane des astrocytes enveloppant les synapses excitatrices des cellules de Purkinje dans le cortex cérébelleux de souris infectées. Ceci implique une composante astrocytaire dans la réaction des complexes synaptiques aux prions
The conversion of the protective cellular prion protein PrPC into an infectious, neurotoxic conformer PrPSc is a feature of prion diseases. In the prion-diseased brain, the loss of PrPC, the production of pathogenic PrPSc and inflammation contribute to neuronal death by still unknown mechanisms.The present results validate cerebellar organotypic cultures as a valuable experimental system to study ex vivo these mechanisms and provide insight into the apoptotic and autophagic processes activated by the absence of PrPC in Prnp-deficient mice and by PrPSc prions and lead to the death of the cerebellar Purkinje cells. A second line of research in situ showed that the anatomo-functional compartmentation of the mouse cerebellum is an endogenous parameter of the pathogenesis of the 22L scrapie prions. Finally, another in situ approach revealed that prions increase the levels of TNFR1, a receptor for the pro-inflammatory cytokine TNF-α at the membrane of the astrocytes enveloping Purkinje cell excitatory synapses in the cerebellar cortex of infected mice. This implies that the response of synaptic complexes to prions involves a glial component

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Dissertations / Theses on the topic 'Priones'

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