Ima ga u izobilju u mozgu, dok se manje količine nalaze u srcu, mišićima i drugim tkivima. U mozgu, alfa-sinuklein nalazi se uglavnom u aksonskim terminalimapresinapsnih neurona.[1] Unutar ovih terminala, alfa-sinuklein stupa u interakciju sa fosfolipididima.[2] and proteins.[1][3][4] Presinapsnii terminali oslobađaju hemijske glasnike, zvane neurotransmiteri, iz odjeljaka poznatih kao sinapsne vezikule. Oslobađanje neurotransmitera prenosi signale između neurona i ključno je za normalnu funkciju mozga.[1]
Ljudski alfa-sinuklein protein sastoji se od 140 aminokiselina.[5][6][7] Fragment alfa-sinukleina, poznat kao ne-Abeta komponenta (NAC) amiloida Alzhemerove bolesti, prvobitno pronađen u frakciji obogaćenoj amiloidom, pokazao se kao fragment njegovog prekursorskog proteina, NACP.[5] Kasnije je utvrđeno da je NACP ljudski homolog sinukleina u rodu Torpedo. Stoga se NACP sada naziva ljudski alfa-sinuklein.[8]
Utvrđeno je da je alfa-sinuklein u velikoj mjeri lokaliziran u jedru moždanih ]neuronasisara, što ukazuje na ulogu alfa-sinukleina u jedru.[12] Međutim, sinuklein se uglavnom nalazi na presinapsnim krajevima, u slobodnom ili membranom vezanom obliku,[13] pri čemu je otprilike 15% sinukleina vezano za membranu u bilo kojem periodu u neuronima.[14]
Takođe je pokazano da je alfa-sinuklein lokalizovan u neuronskim mitohondrijama.[15][16] Alfa-sinuklein je visoko eksprimiran u mitohondrijama olfaktornih režnjeva, hipokampusu, strijatumu i talamusu, gdje je citosolni alfa-sinuklein također bogat. Međutim, moždana kora i mali mozak su
dva izuzetka, koji sadrže bogat citosolni alfa-sinuklein, ali vrlo niske nivoe mitohondrijskog alfa-sinukleina. Pokazalo se da se alfa-sinuklein nalazi u unutrašnjoj membrani mitohondrija, te da je inhibitorni efekat alfa-sinukleina na kompleks I, aktivnosti mitohondrijskog respiratornog lanca ovbisne od doze. Stoga se sugerira da je alfa-sinuklein u mitohondrijama različito eksprimiran u različitim regijama mozga, a pozadinski nivoi mitohondrijskog alfa-sinukleina mogu biti potencijalni faktor koji utiče na funkciju mitohondrija i predisponira neke neurone na degeneraciju.[16]
Najmanje tri izoforme sinukleina proizvode se alternativnom preradom.[17] Najveći oblik proteina, i onaj koji se najviše istražuje, je protein pune dužine od 140 aminokiselina. Druge izoforme su alfa-sinuklein-126, kojem nedostaju ostaci 41-54 zbog gubitka egzona 3 i alfa-sinuklein-112,[18] kojem nedostaju ostataci 103 –130 zbog gubitka egzona 5.[17]
Alfa-sinuklein u rastvoru smatra se unutrašnje poremećenim proteinom, tj. nedostaje mu jedna stabilna 3D struktura.[19][20] Od 2014. godine, sve veći broj izvještaja sugerira, međutim, prisustvo parcijalnih struktura ili uglavnom strukturiranih oligomernih stanja u strukturi rastvora alfa-sinukleina čak i u odsustvu lipida. Ovaj trend je također podržan velikim brojem mjerenja pojedinačnih molekula (optičkom pincetom) na pojedinačnim kopijama monomernog alfa-sinukleina, kao i kovalentno pojačanih dimera ili tetramera alfa-sinukleina.[21]
Alfa-sinuklein je specifično je naviše regulirana u diskretnoj populaciji presinapsnih terminala mozga tokom perioda sinapsnog preuređivanja vezanog za akviziciju.[22]
It has been shown that alpha-synuclein significantly interacts with tubulin,[23] i da alfa-sinuklein može imati aktivnost kao potencijalni protein povezan sa mikrotubulama, kao što je tau.[24]
Dokazi sugeriraju da alfa-sinuklein funkcionira kao molekulski prattelj u formiranju kompleksa SNARE.[25][26] Konkretno, istovremeno se vezuje za fosfolipide plazmamembrana preko svog N-terminalnog domena i za sinaptobrevin-2, preko svog C-terminalnog domena, sa povećanim značajem tokom sinapsne aktivnosti.[27] Ustvari, sve je više dokaza da je alfa-sinuklein uključen u funkcionisanje neuronskog Golgijevog aparata i prometu vezikula.[28]
Navodno je alfa-sinuklein neophodan za normalan razvoj kognitivnih funkcija. Nokaut-miševi s ciljanom inaktivacijom ekspresije alfa-sinukleina pokazuju narušeno prostorno učenje i radno pamćenje.[29]
Alternativno mišljenje je da se alfa-sinuklein vezuje za VAMP2 (sinaptobrevin) i stabilizuje SNARE komplekse;[27][36][37][38][39] iako nedavne studije pokazuju da je vezivanje alfa-sinukleina-VAMP2 ključno za alfa-sinuklein-posredovanu atenuaciju reciklaže sinapsnih vezikula, povezujući dva naizgled divergentna pogleda.[3] Također može pomoći u reguliranju oslobađanja dopamina, tipa neurotransmitera koji je kritičan za kontrolu početka i zaustavljanja voljnih i nevoljnih pokreta.[1]
Alfa-sinuklein modulira procese popravama DNK , uključujući popravku dvolančanih prekida (DSB).[40] Markeri odgovora na oštećenje DNK kolokalizuju se sa alfa-sinukleinom da formiraju diskretna žarišta u ljudskim ćelijama i mišjeg mozga. Smanjenje alfa-sinukleina u ljudskim ćelijama uzrokuje povećano uvođenje DNK DSB-a, nakon izlaganja bleomicinu i smanjenu sposobnost popravljanja ovih DSB-a. Osim toga, alfa-sinuklein nokaut-miševa pokazuje viši nivo DSB-a, a ovaj problem se može ublažiti transgenim ponovnim uvođenjem ljudskog alfa-sinukleina. Alfa-sinuklein promovira put popravke DSB-a koji se naziva nehomologno spajanje krajeva.[40] Čini se da je funkcija popravke DNK alfa-sinukleina ugrožena u Lewijevom tijeluneurona koji nose inkluziju , a to može izazvati ćelijsku smrt.
Ostaci 61–95: Centralna hidrofobna regija koja uključuje regiju neamiloid-β komponente (NAC), uključenu u agregaciju proteina.[5] Ovaj domen je jedinstven za alfa-sinuklein u porodici sinukleina.[43]
Ostaci 96–140: visoko kisela i prolinom bogata regija koja nema izrazitu strukturnu sklonost. Ovaj domen ima važnu ulogu u funkciji, rastvorljivosti i interakciji alfa-sinukleina sa drugim proteinima.[27][44]
Mehanizam agregacije alfa-sinukleina je neizvjestan. Postoje dokazi o strukturiranom međuproduktu bogatom beta strukturom koji može biti prethodnik agregacije i, konačno, Lewyjevih tijela.[58] Studija o jednj molekuli iz 2008. sugerira da alfa-sinuklein postoji kao mješavina nestrukturiranih, alfa-heliksa i beta-listova bogatih konformerama u ravnoteži. Mutacije ili uvjeti pufera za koje se zna da poboljšavaju agregaciju snažno povećavaju skupinu beta konformera, što sugerira da bi ovo mogla biti konformacija povezana s patogenom agregacijom.[59] Jedna teorija je da se većina agregata alfa-sinukleina nalazi u presinapsi kao manje naslage što uzrokuje disfunkciju sinapsi.[60] Među strategijama za liječenje sinukleinopatija su spojevi koji inhibiraju agregaciju alfa-sinukleina. Pokazalo se da mala molekula kuminaldehida inhibira fibrilaciju alfa-sinukleina.[61]
Za ove poremećaje, također je podrazumijevajući i Epstein-Barrov virus.[62]
U rijetkim slučajevima porodičnih oblika Parkinsonove bolesti, postoji genska mutacijakodiranja alfa-sinukleina. Do sada je identifikovano pet tačkastih mutacija: A53T,[63] A30P,[64] E46K,[65] H50Q[66] i G51D;[67] međutim, u genu SNCA, s parkinsonizmom povezano je ukupno 19 mutacija: A18T, A29S, A53E, A53V, E57A, V15A, T72M, L8I, V15D, M127I, P117S, M5T, G93A, A E83G.[68]
Prijavljeno je da neke mutacije utiču na inicijaciju i korake amplifikacije procesa agregacije.[69][70] Genomske duplikacije i umnožavanje gena izgledaju kao rijedak uzrok Parkinsonove bolesti u drugim lozama, iako je češći od tačkastih mutacija.[71][72] Stoga određene mutacije alfa-sinukleina mogu uzrokovati stvaranje fibrila sličnih amiloidima koji doprinose Parkinsonovoj bolesti. Prekomjerna ekspresija alfa-sinukleina divljeg tipa ili A53T-mutantnog alfa-sinukleina kod primata dovodi do taloženja alfa-sinukleina u ventralnom dijelu srednjeg mozga, degeneracije dopaminskog sistema i narušenih motorinih performansi.[73]
Opisani su samoreplicirajući amiloidni sklopovi alfa-sinukleina koji su nevidljivi za amiloidnu boju tioflavin-T i koji se mogu akutno širiti u neuronima i in vitro i in vivo.[81]
Antitijela protiv alfa-sinukleina zamenila su antitijela protiv ubikvitina, kao zlatnog standarda za imunobojenje Lewyjevih tela.[82] Centralni panel na slici desno pokazuje glavni put za agregaciju proteina. Monomerni α-sinuklein se prirodno odvija u rastvoru, ali se također može vezati za membrane u α-heliksnom obliku. Čini se vjerojatnim da ova dva tipa postoje u ravnoteži unutar ćelije, iako to nije dokazano. Iz rada in vitro, jasno je da se nesavijeni monomer može prvo agregirati u male oligomerne tipove koji se mogu stabilizirati interakcijama sličnim β-listu, a zatim u nerastvorljive fibrile veće molekulske težine. U ćelijskom kontekstu, postoje neki dokazi da prisustvo lipida može podstaknuti stvaranje oligomera: α-sinuklein također može formirati prstenaste strukture nalik porama koje su u interakciji s membranama. Taloženje α-sinukleina u patološke strukture kao što su Lewyjeva tijela vjerovatno je kasni događaj koji se javlja u nekim neuronima. Na lijevoj strani su neki od poznatih modifikatora ovog procesa. Električna aktivnost u neuronima mijenja povezanost α-sinukleina sa vezikulama i može također stimulirati polo-like kinaze 2 (PLK2), za koje se pokazalo da fosforiliraju α-sinuklein na Ser129. Predloženo je da budu uključene i druge kinaze. Kao i fosforilacija, skraćivanje putem proteaza kao što su kalpaini i nitracija, vjerovatno putem dušik-oksida (NO) ili drugih reaktivnih azotnih vrsta koje su prisutne tokom upale, što modificira sinuklein tako da ima veću sklonost agregaciji . Dodavanje ubikvitina (prikazano kao crna tačka) Lewyjevim tijelima je vjerovatno sekundarni proces taloženja. Na desnoj strani su neki od predloženih ćelijskih ciljeva za toksičnost posredovanu α-sinukleinom, koji uključuju (od vrha do dna) ER-Golgijev transport, sinapsne vezikule, mitohondrije i lizosome i druge proteolitske mhanizme. U svakom od ovih slučajeva, predlaže se da α-sinuklein ima štetne efekte, koji su navedeni ispod svake strelice, iako još nije jasno da li je bilo šta od njih neophodno ili dovoljno za toksičnost u neuronima.
^Iwai A, Masliah E, Yoshimoto M, Ge N, Flanagan L, de Silva HA, et al. (februar 1995). "The precursor protein of non-A beta component of Alzheimer's disease amyloid is a presynaptic protein of the central nervous system". Neuron. 14 (2): 467–75. doi:10.1016/0896-6273(95)90302-X. PMID7857654. S2CID17941420.
^Filippini A, Gennarelli M, Russo I (mart 2019). "α-Synuclein and Glia in Parkinson's Disease: A Beneficial or a Detrimental Duet for the Endo-Lysosomal System?". Cellular and Molecular Neurobiology. 39 (2): 161–168. doi:10.1007/s10571-019-00649-9. PMID30637614. S2CID58006790.
^Hoek KS, Schlegel NC, Eichhoff OM, Widmer DS, Praetorius C, Einarsson SO, et al. (decembar 2008). "Novel MITF targets identified using a two-step DNA microarray strategy". Pigment Cell & Melanoma Research. 21 (6): 665–76. doi:10.1111/j.1755-148X.2008.00505.x. PMID19067971. S2CID24698373.
^Yu S, Li X, Liu G, Han J, Zhang C, Li Y, et al. (mart 2007). "Extensive nuclear localization of alpha-synuclein in normal rat brain neurons revealed by a novel monoclonal antibody". Neuroscience. 145 (2): 539–55. doi:10.1016/j.neuroscience.2006.12.028. PMID17275196. S2CID37294944.
^Zhang L, Zhang C, Zhu Y, Cai Q, Chan P, Uéda K, et al. (decembar 2008). "Semi-quantitative analysis of alpha-synuclein in subcellular pools of rat brain neurons: an immunogold electron microscopic study using a C-terminal specific monoclonal antibody". Brain Research. 1244: 40–52. doi:10.1016/j.brainres.2008.08.067. PMID18817762. S2CID1737088.
^ abBeyer K (septembar 2006). "Alpha-synuclein structure, posttranslational modification and alternative splicing as aggregation enhancers". Acta Neuropathologica. 112 (3): 237–51. doi:10.1007/s00401-006-0104-6. PMID16845533. S2CID1367846.
^Uéda K, Saitoh T, Mori H (decembar 1994). "Tissue-dependent alternative splicing of mRNA for NACP, the precursor of non-A beta component of Alzheimer's disease amyloid". Biochemical and Biophysical Research Communications. 205 (2): 1366–72. doi:10.1006/bbrc.1994.2816. PMID7802671.
^van Rooijen BD, van Leijenhorst-Groener KA, Claessens MM, Subramaniam V (decembar 2009). "Tryptophan fluorescence reveals structural features of alpha-synuclein oligomers". Journal of Molecular Biology. 394 (5): 826–33. doi:10.1016/j.jmb.2009.10.021. PMID19837084.
^Weinreb PH, Zhen W, Poon AW, Conway KA, Lansbury PT (oktobar 1996). "NACP, a protein implicated in Alzheimer's disease and learning, is natively unfolded". Biochemistry. 35 (43): 13709–15. doi:10.1021/bi961799n. PMID8901511.
^George JM, Jin H, Woods WS, Clayton DF (august 1995). "Characterization of a novel protein regulated during the critical period for song learning in the zebra finch". Neuron. 15 (2): 361–72. doi:10.1016/0896-6273(95)90040-3. PMID7646890. S2CID11421888.
^ abAlim MA, Ma QL, Takeda K, Aizawa T, Matsubara M, Nakamura M, et al. (august 2004). "Demonstration of a role for alpha-synuclein as a functional microtubule-associated protein". Journal of Alzheimer's Disease. 6 (4): 435–42, discussion 443–9. doi:10.3233/JAD-2004-6412. PMID15345814.
^Bussell R, Eliezer D (juni 2003). "A structural and functional role for 11-mer repeats in alpha-synuclein and other exchangeable lipid binding proteins". Journal of Molecular Biology. 329 (4): 763–78. doi:10.1016/S0022-2836(03)00520-5. PMID12787676.
^Marvian AT, Koss DJ, Aliakbari F, Morshedi D, Outeiro TF (septembar 2019). "In vitro models of synucleinopathies: informing on molecular mechanisms and protective strategies". Journal of Neurochemistry. 150 (5): 535–565. doi:10.1111/jnc.14707. PMID31004503. S2CID125080534.
^Arima K, Hirai S, Sunohara N, Aoto K, Izumiyama Y, Uéda K, et al. (oktobar 1999). "Cellular co-localization of phosphorylated tau- and NACP/alpha-synuclein-epitopes in lewy bodies in sporadic Parkinson's disease and in dementia with Lewy bodies". Brain Research. 843 (1–2): 53–61. doi:10.1016/S0006-8993(99)01848-X. PMID10528110. S2CID11144367.
^Yokota O, Terada S, Ishizu H, Ujike H, Ishihara T, Nakashima H, et al. (decembar 2002). "NACP/alpha-synuclein, NAC, and beta-amyloid pathology of familial Alzheimer's disease with the E184D presenilin-1 mutation: a clinicopathological study of two autopsy cases". Acta Neuropathologica. 104 (6): 637–48. doi:10.1007/s00401-002-0596-7. PMID12410385. S2CID42542929.
^Kim HY, Heise H, Fernandez CO, Baldus M, Zweckstetter M (septembar 2007). "Correlation of amyloid fibril beta-structure with the unfolded state of alpha-synuclein". ChemBioChem. 8 (14): 1671–4. doi:10.1002/cbic.200700366. PMID17722123. S2CID41870508.
^Morshedi D, Aliakbari F (Spring 2012). "The Inhibitory Effects of Cuminaldehyde on Amyloid Fibrillation and Cytotoxicity of Alpha-synuclein". Modares Journal of Medical Sciences: Pathobiology. 15 (1): 45–60.
^Woulfe J, Hoogendoorn H, Tarnopolsky M, Muñoz DG (novembar 2000). "Monoclonal antibodies against Epstein-Barr virus cross-react with alpha-synuclein in human brain". Neurology. 55 (9): 1398–401. doi:10.1212/WNL.55.9.1398. PMID11087792. S2CID84387269.
^Appel-Cresswell S, Vilarino-Guell C, Encarnacion M, Sherman H, Yu I, Shah B, et al. (juni 2013). "Alpha-synuclein p.H50Q, a novel pathogenic mutation for Parkinson's disease". Movement Disorders. 28 (6): 811–3. doi:10.1002/mds.25421. PMID23457019. S2CID13508258.
^Fevga, C; Park, Y; Lohmann, E; Kievit, AJ; Breedveld, GJ; Ferraro, F; de Boer, L; van Minkelen, R; Hanagasi, H; Boon, A; Wang, W; Petsko, GA; Hoang, QQ; Emre, M; Bonifati, V (august 2021). "A new alpha-synuclein missense variant (Thr72Met) in two Turkish families with Parkinson's disease". Parkinsonism & related disorders. 89: 63–72. doi:10.1016/j.parkreldis.2021.06.023. PMID34229155Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
^Chartier-Harlin MC, Kachergus J, Roumier C, Mouroux V, Douay X, Lincoln S, Levecque C, Larvor L, Andrieux J, Hulihan M, Waucquier N, Defebvre L, Amouyel P, Farrer M, Destée A (2004). "Alpha-synuclein locus duplication as a cause of familial Parkinson's disease". Lancet. 364 (9440): 1167–9. doi:10.1016/S0140-6736(04)17103-1. PMID15451224. S2CID54419671.
^Eslamboli A, Romero-Ramos M, Burger C, Bjorklund T, Muzyczka N, Mandel RJ, et al. (mart 2007). "Long-term consequences of human alpha-synuclein overexpression in the primate ventral midbrain". Brain. 130 (Pt 3): 799–815. doi:10.1093/brain/awl382. PMID17303591.
^Fujiwara H, Hasegawa M, Dohmae N, Kawashima A, Masliah E, Goldberg MS, et al. (februar 2002). "alpha-Synuclein is phosphorylated in synucleinopathy lesions". Nature Cell Biology. 4 (2): 160–4. doi:10.1038/ncb748. PMID11813001. S2CID40155547.
^Neystat M, Rzhetskaya M, Kholodilov N, Burke RE (juni 2002). "Analysis of synphilin-1 and synuclein interactions by yeast two-hybrid beta-galactosidase liquid assay". Neuroscience Letters. 325 (2): 119–23. doi:10.1016/S0304-3940(02)00253-7. PMID12044636. S2CID11517781.
Ozawa T, Wakabayashi K, Oyanagi K (februar 2002). "[Recent progress in the research of multiple system atrophy with special references to alpha-synuclein and suprachiasmatic nucleus]". No to Shinkei = Brain and Nerve. 54 (2): 111–7. PMID11889756.
Iwatsubo T (juni 2002). "[alpha-synuclein and Parkinson's disease]". Seikagaku. The Journal of Japanese Biochemical Society. 74 (6): 477–82. PMID12138709.
Trojanowski JQ, Lee VM (oktobar 2002). "Parkinson's disease and related synucleinopathies are a new class of nervous system amyloidoses". Neurotoxicology. 23 (4–5): 457–60. doi:10.1016/S0161-813X(02)00065-7. PMID12428717.
Alves da Costa C (februar 2003). "Recent advances on alpha-synuclein cell biology: functions and dysfunctions". Current Molecular Medicine. 3 (1): 17–24. doi:10.2174/1566524033361690. PMID12558071.
Ma QL, Chan P, Yoshii M, Uéda K (april 2003). "Alpha-synuclein aggregation and neurodegenerative diseases". Journal of Alzheimer's Disease. 5 (2): 139–48. doi:10.3233/JAD-2003-5208. PMID12719631.
Di Rosa G, Puzzo D, Sant'Angelo A, Trinchese F, Arancio O (oktobar 2003). "Alpha-synuclein: between synaptic function and dysfunction". Histology and Histopathology. 18 (4): 1257–66. doi:10.14670/HH-18.1257. PMID12973692.
Kim S, Seo JH, Suh YH (maj 2004). "Alpha-synuclein, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease". Parkinsonism & Related Disorders. 10 Suppl 1: S9-13. doi:10.1016/j.parkreldis.2003.11.005. PMID15109581.
Sidhu A, Wersinger C, Vernier P (maj 2004). "alpha-Synuclein regulation of the dopaminergic transporter: a possible role in the pathogenesis of Parkinson's disease". FEBS Letters. 565 (1–3): 1–5. doi:10.1016/j.febslet.2004.03.063. PMID15135042. S2CID84234417.
Chiba-Falek O, Nussbaum RL (2004). "Regulation of alpha-synuclein expression: implications for Parkinson's disease". Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 68: 409–15. doi:10.1101/sqb.2003.68.409. PMID15338643.
Giorgi FS, Bandettini di Poggio A, Battaglia G, Pellegrini A, Murri L, Ruggieri S, et al. (2006). "A short overview on the role of alpha-synuclein and proteasome in experimental models of Parkinson's disease". Journal of Neural Transmission. Supplementum. Journal of Neural Transmission. Supplementa. 70 (70): 105–9. doi:10.1007/978-3-211-45295-0_17. ISBN978-3-211-28927-3. PMID17017516.