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Chlorpyrifos Oxon-Induced Isopeptide Bond Formation in Human Butyrylcholinesterase
Molecules ( IF 4.2 ) Pub Date : 2020-01-25 , DOI: 10.3390/molecules25030533 Kevser Biberoglu 1 , Ozden Tacal 1 , Lawrence M Schopfer 2 , Oksana Lockridge 2
Molecules ( IF 4.2 ) Pub Date : 2020-01-25 , DOI: 10.3390/molecules25030533 Kevser Biberoglu 1 , Ozden Tacal 1 , Lawrence M Schopfer 2 , Oksana Lockridge 2
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A newly recognized action of organophosphates (OP) is the ability to crosslink proteins through an isopeptide bond. The first step in the mechanism is covalent addition of the OP to the side chain of lysine. This activates OP-lysine for reaction with a nearby glutamic or aspartic acid to make a gamma glutamyl epsilon lysine bond. Crosslinked proteins are high molecular weight aggregates. Our goal was to identify the residues in the human butyrylcholinesterase (HuBChE) tetramer that were crosslinked following treatment with 1.5 mM chlorpyrifos oxon. High molecular weight bands were visualized on an SDS gel. Proteins in the gel bands were digested with trypsin, separated by liquid chromatography and analyzed in an Orbitrap mass spectrometer. MSMS files were searched for crosslinked peptides using the Batch-Tag program in Protein Prospector. MSMS spectra were manually evaluated for the presence of ions that supported the crosslinks. The crosslink between Lys544 in VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR and Glu542 in VLEMTGNIDEAEWE542WK satisfied our criteria including that of spatial proximity. Distances between Lys544 and Glu542 were 7.4 and 9.5 Å, calculated from the cryo-EM (electron microscopy) structure of the HuBChE tetramer. Paraoxon ethyl, diazoxon, and dichlorvos had less pronounced effects as visualized on SDS gels. Our proof-of-principle study provides evidence that OP have the ability to crosslink proteins. If OP-induced protein crosslinking occurs in the brain, OP exposure could be responsible for some cases of neurodegenerative disease.
中文翻译：
毒死蜱 Oxon 诱导的人丁酰胆碱酯酶中的异肽键形成
有机磷酸酯 (OP) 的一项新认识的作用是通过异肽键交联蛋白质的能力。该机制的第一步是将 OP 共价添加到赖氨酸的侧链上。这会激活 OP-赖氨酸与附近的谷氨酸或天冬氨酸反应，形成 γ 谷氨酰ε赖氨酸键。交联蛋白是高分子量聚集体。我们的目标是确定用 1.5 mM 毒死蜱 oxon 处理后交联的人丁酰胆碱酯酶 (HuBChE) 四聚体中的残基。高分子量条带在 SDS 凝胶上可见。凝胶条带中的蛋白质用胰蛋白酶消化，通过液相色谱分离并在 Orbitrap 质谱仪中分析。使用 Protein Prospector 中的 Batch-Tag 程序搜索 MSMS 文件中的交联肽。手动评估 MSMS 光谱中是否存在支持交联的离子。VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR 中的 Lys544 和 VLEMTGNIDEAEWE542WK 中的 Glu542 之间的交联满足我们的标准，包括空间邻近性。Lys544 和 Glu542 之间的距离为 7.4 和 9.5 Å，根据 HuBChE 四聚体的冷冻电镜（电子显微镜）结构计算得出。在 SDS 凝胶上观察到，对氧磷、重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR 中的 Lys544 和 VLEMTGNIDEAEWE542WK 中的 Glu542 之间的交联满足我们的标准，包括空间邻近性。Lys544 和 Glu542 之间的距离为 7.4 和 9.5 Å，根据 HuBChE 四聚体的冷冻电镜（电子显微镜）结构计算得出。在 SDS 凝胶上观察到，对氧磷、重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR 中的 Lys544 和 VLEMTGNIDEAEWE542WK 中的 Glu542 之间的交联满足我们的标准，包括空间邻近性。Lys544 和 Glu542 之间的距离为 7.4 和 9.5 Å，根据 HuBChE 四聚体的冷冻电镜（电子显微镜）结构计算得出。正如在 SDS 凝胶上观察到的那样，对氧磷、重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。在 SDS 凝胶上观察到，重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。在 SDS 凝胶上观察到，重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。
更新日期：2020-01-25
中文翻译：
毒死蜱 Oxon 诱导的人丁酰胆碱酯酶中的异肽键形成
有机磷酸酯 (OP) 的一项新认识的作用是通过异肽键交联蛋白质的能力。该机制的第一步是将 OP 共价添加到赖氨酸的侧链上。这会激活 OP-赖氨酸与附近的谷氨酸或天冬氨酸反应，形成 γ 谷氨酰ε赖氨酸键。交联蛋白是高分子量聚集体。我们的目标是确定用 1.5 mM 毒死蜱 oxon 处理后交联的人丁酰胆碱酯酶 (HuBChE) 四聚体中的残基。高分子量条带在 SDS 凝胶上可见。凝胶条带中的蛋白质用胰蛋白酶消化，通过液相色谱分离并在 Orbitrap 质谱仪中分析。使用 Protein Prospector 中的 Batch-Tag 程序搜索 MSMS 文件中的交联肽。手动评估 MSMS 光谱中是否存在支持交联的离子。VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR 中的 Lys544 和 VLEMTGNIDEAEWE542WK 中的 Glu542 之间的交联满足我们的标准，包括空间邻近性。Lys544 和 Glu542 之间的距离为 7.4 和 9.5 Å，根据 HuBChE 四聚体的冷冻电镜（电子显微镜）结构计算得出。在 SDS 凝胶上观察到，对氧磷、重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR 中的 Lys544 和 VLEMTGNIDEAEWE542WK 中的 Glu542 之间的交联满足我们的标准，包括空间邻近性。Lys544 和 Glu542 之间的距离为 7.4 和 9.5 Å，根据 HuBChE 四聚体的冷冻电镜（电子显微镜）结构计算得出。在 SDS 凝胶上观察到，对氧磷、重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。VLEMTGNIDEAEWEWK544AGFHR 中的 Lys544 和 VLEMTGNIDEAEWE542WK 中的 Glu542 之间的交联满足我们的标准，包括空间邻近性。Lys544 和 Glu542 之间的距离为 7.4 和 9.5 Å，根据 HuBChE 四聚体的冷冻电镜（电子显微镜）结构计算得出。正如在 SDS 凝胶上观察到的那样，对氧磷、重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。在 SDS 凝胶上观察到，重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。在 SDS 凝胶上观察到，重氮酮和敌敌畏的影响不太明显。我们的原理验证研究提供了证据，证明 OP 具有交联蛋白质的能力。如果大脑中发生 OP 诱导的蛋白质交联，则 OP 暴露可能是导致某些神经退行性疾病的原因。
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