Published May 11, 2011 | Version v1
Publication Open

Degradation of the Disease-Associated Prion Protein by a Serine Protease from Lichens

  • 1. National Wildlife Health Center
  • 2. United States Geological Survey
  • 3. Montana State University
  • 4. University of Wisconsin–Madison
  • 5. Universidad de Antioquia

Description

The disease-associated prion protein (PrP(TSE)), the probable etiological agent of the transmissible spongiform encephalopathies (TSEs), is resistant to degradation and can persist in the environment. Lichens, mutualistic symbioses containing fungi, algae, bacteria and occasionally cyanobacteria, are ubiquitous in the environment and have evolved unique biological activities allowing their survival in challenging ecological niches. We investigated PrP(TSE) inactivation by lichens and found acetone extracts of three lichen species (Parmelia sulcata, Cladonia rangiferina and Lobaria pulmonaria) have the ability to degrade prion protein (PrP) from TSE-infected hamsters, mice and deer. Immunoblots measuring PrP levels and protein misfolding cyclic amplification indicated at least two logs of reductions in PrP(TSE). Degradative activity was not found in closely related lichen species or in algae or a cyanobacterium that inhabit lichens. Degradation was blocked by Pefabloc SC, a serine protease inhibitor, but not inhibitors of other proteases or enzymes. Additionally, we found that PrP levels in PrP(TSE)-enriched preps or infected brain homogenates are also reduced following exposure to freshly-collected P. sulcata or an aqueous extract of the lichen. Our findings indicate that these lichen extracts efficiently degrade PrP(TSE) and suggest that some lichens could have potential to inactivate TSE infectivity on the landscape or be a source for agents to degrade prions. Further work to clone and characterize the protease, assess its effect on TSE infectivity and determine which organism or organisms present in lichens produce or influence the protease activity is warranted.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

بروتين البريون المرتبط بالمرض (PrP(TSE))، وهو العامل المسبب المحتمل لاعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال (TSEs)، مقاوم للتدهور ويمكن أن يستمر في البيئة. الأشنات، التكافلات المتبادلة التي تحتوي على الفطريات والطحالب والبكتيريا وأحيانًا البكتيريا الزرقاء، موجودة في كل مكان في البيئة وقد طورت أنشطة بيولوجية فريدة تسمح ببقائها في منافذ بيئية صعبة. لقد تحققنا من تعطيل PrP(TSE) بواسطة الأشنات ووجدنا أن مستخلصات الأسيتون من ثلاثة أنواع من الأشنة (Parmelia sulcata و Cladonia rangiferina و Lobaria pulmonaria) لديها القدرة على تحلل بروتين البريون (PrP) من الهامستر والفئران والغزلان المصابة بـ TSE. أشارت البقع المناعية التي تقيس مستويات PrP والتضخيم الدوري غير المطوي للبروتين إلى سجلين على الأقل من الانخفاضات في PrP(TSE). لم يتم العثور على النشاط المتحلل في أنواع الأشنة ذات الصلة الوثيقة أو في الطحالب أو البكتيريا الزرقاء التي تعيش في الأشنات. تم منع التدهور بواسطة Pefabloc SC، وهو مثبط بروتياز السيرين، ولكن ليس مثبطات البروتياز أو الإنزيمات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أن مستويات PrP في المستحضرات الغنية بـ PrP(TSE) أو المتجانسات الدماغية المصابة تنخفض أيضًا بعد التعرض لـ P. sulcata الذي تم جمعه حديثًا أو مستخلص مائي من الأشنة. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن مستخلصات الأشنة هذه تتحلل بكفاءة PrP(TSE) وتشير إلى أن بعض الأشنات يمكن أن يكون لها القدرة على تعطيل عدوى TSE على المناظر الطبيعية أو أن تكون مصدرًا للعوامل لتحلل البريونات. هناك ما يبرر المزيد من العمل لاستنساخ البروتياز وتوصيفه، وتقييم تأثيره على عدوى المياه العادمة المُعالجة وتحديد الكائن الحي أو الكائنات الحية الموجودة في الأشنات التي تنتج أو تؤثر على نشاط البروتياز.

Translated Description (French)

La protéine prion associée à la maladie (PrP(est)), l'agent étiologique probable des encéphalopathies spongiformes transmissibles (est), résiste à la dégradation et peut persister dans l'environnement. Les lichens, symbioses mutualistes contenant des champignons, des algues, des bactéries et parfois des cyanobactéries, sont omniprésents dans l'environnement et ont développé des activités biologiques uniques permettant leur survie dans des niches écologiques difficiles. Nous avons étudié l'inactivation de la PrP(est) par les lichens et découvert que les extraits d'acétone de trois espèces de lichens (Parmelia sulcata, Cladonia rangiferina et Lobaria pulmonaria) ont la capacité de dégrader la protéine prion (PrP) des hamsters, des souris et des cerfs infectés par l'est. Les immunoblots mesurant les niveaux de PrP et l'amplification cyclique du mauvais repliement des protéines ont indiqué au moins deux logs de réductions de la PrP(est). Aucune activité dégradante n'a été observée chez les espèces de lichens étroitement apparentées, ni chez les algues ou les cyanobactéries qui habitent les lichens. La dégradation a été bloquée par Pefabloc SC, un inhibiteur de la sérine protéase, mais pas par les inhibiteurs d'autres protéases ou enzymes. De plus, nous avons constaté que les niveaux de PrP dans les préparations enrichies en PrP(est) ou les homogénats cérébraux infectés sont également réduits après une exposition à P. sulcata fraîchement recueilli ou à un extrait aqueux du lichen. Nos résultats indiquent que ces extraits de lichen dégradent efficacement la PrP(est) et suggèrent que certains lichens pourraient avoir le potentiel d'inactiver l'infectiosité des est sur le paysage ou être une source d'agents pour dégrader les prions. D'autres travaux pour cloner et caractériser la protéase, évaluer son effet sur l'infectiosité des est et déterminer quel organisme ou quels organismes présents dans les lichens produisent ou influencent l'activité de la protéase sont justifiés.

Translated Description (Spanish)

La proteína priónica asociada a la enfermedad (PrP(TSE)), el probable agente etiológico de las encefalopatías espongiformes transmisibles (TSE), es resistente a la degradación y puede persistir en el medio ambiente. Los líquenes, simbiosis mutualistas que contienen hongos, algas, bacterias y ocasionalmente cianobacterias, son omnipresentes en el medio ambiente y han desarrollado actividades biológicas únicas que permiten su supervivencia en nichos ecológicos desafiantes. Investigamos la inactivación de PrP(TSE) por líquenes y encontramos que los extractos de acetona de tres especies de líquenes (Parmelia sulcata, Cladonia rangiferina y Lobaria pulmonaria) tienen la capacidad de degradar la proteína priónica (PrP) de hámsteres, ratones y ciervos infectados con TSE. Las inmunotransferencias que miden los niveles de PrP y la amplificación cíclica de plegamiento erróneo de proteínas indicaron al menos dos logaritmos de reducciones en PrP(TSE). La actividad degradante no se encontró en especies de líquenes estrechamente relacionadas o en algas o cianobacterias que habitan en los líquenes. La degradación fue bloqueada por Pefabloc SC, un inhibidor de la serina proteasa, pero no por inhibidores de otras proteasas o enzimas. Además, encontramos que los niveles de PrP en preparaciones enriquecidas con PrP(TSE) u homogeneizados de cerebro infectados también se reducen después de la exposición a P. sulcata recién recolectado o un extracto acuoso del liquen. Nuestros hallazgos indican que estos extractos de líquenes degradan de manera eficiente la PrP(TSE) y sugieren que algunos líquenes podrían tener el potencial de inactivar la infectividad de la TSE en el paisaje o ser una fuente de agentes para degradar los priones. Se justifica el trabajo adicional para clonar y caracterizar la proteasa, evaluar su efecto sobre la infectividad de TSE y determinar qué organismo u organismos presentes en los líquenes producen o influyen en la actividad de la proteasa.

Files

journal.pone.0019836&type=printable.pdf

Files (857.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:896fe305458926bbb9553d7bb53d0fa8
857.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تدهور بروتين البريون المرتبط بالمرض عن طريق بروتياز سيريني من الأشنات
Translated title (French)
Dégradation de la protéine prion associée à la maladie par une sérine protéase à partir de lichens
Translated title (Spanish)
Degradación de la proteína priónica asociada a la enfermedad por una serina proteasa de líquenes

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2146561813
DOI
10.1371/journal.pone.0019836

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Colombia

References

  • https://openalex.org/W1558071377
  • https://openalex.org/W1619710608
  • https://openalex.org/W1642038526
  • https://openalex.org/W1969378624
  • https://openalex.org/W1970898725
  • https://openalex.org/W1972802138
  • https://openalex.org/W1982802234
  • https://openalex.org/W1984171856
  • https://openalex.org/W1985315884
  • https://openalex.org/W1985568753
  • https://openalex.org/W1989055631
  • https://openalex.org/W1989936641
  • https://openalex.org/W1991792595
  • https://openalex.org/W1997935103
  • https://openalex.org/W2006103103
  • https://openalex.org/W2014742609
  • https://openalex.org/W2015213952
  • https://openalex.org/W2017316597
  • https://openalex.org/W2017886962
  • https://openalex.org/W2018790021
  • https://openalex.org/W2019899429
  • https://openalex.org/W2021544273
  • https://openalex.org/W2023529808
  • https://openalex.org/W2033050237
  • https://openalex.org/W2035961779
  • https://openalex.org/W2039088364
  • https://openalex.org/W2041793638
  • https://openalex.org/W2042834690
  • https://openalex.org/W2045690832
  • https://openalex.org/W2045745022
  • https://openalex.org/W2049293751
  • https://openalex.org/W2051320606
  • https://openalex.org/W2052012937
  • https://openalex.org/W2058283134
  • https://openalex.org/W2061280901
  • https://openalex.org/W2063117996
  • https://openalex.org/W2064784300
  • https://openalex.org/W2069859543
  • https://openalex.org/W2081939294
  • https://openalex.org/W2088661657
  • https://openalex.org/W2094652528
  • https://openalex.org/W2095076518
  • https://openalex.org/W2099763646
  • https://openalex.org/W2110761044
  • https://openalex.org/W2116882970
  • https://openalex.org/W2119481622
  • https://openalex.org/W2126586779
  • https://openalex.org/W2131277531
  • https://openalex.org/W2133762154
  • https://openalex.org/W2134996189
  • https://openalex.org/W2141926006
  • https://openalex.org/W2153314739
  • https://openalex.org/W2159532804
  • https://openalex.org/W2163151366
  • https://openalex.org/W2163210644
  • https://openalex.org/W2168049252
  • https://openalex.org/W2170702574
  • https://openalex.org/W2171710359
  • https://openalex.org/W2406746728
  • https://openalex.org/W4211121722
  • https://openalex.org/W4241962342
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4302988378