Full Atomistic Model of Prion Structure and Conversion
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Prions are unusual protein assemblies that propagate their conformationally-encoded information in absence of nucleic acids. The first prion identified, the scrapie isoform (PrP Sc ) of the cellular prion protein (PrP C ), is the only one known to cause epidemic and epizootic episodes(1). Most aggregates of other misfolding-prone proteins are amyloids, often arranged in a Parallel-In-Register-β-Sheet (PIRIBS)(2) or β-solenoid conformations(3). Similar folding models have also been proposed for PrP Sc , although none of these have been confirmed experimentally. Recent cryo-electron microscopy (cryo-EM) and X-ray fiber-diffraction studies provided evidence that PrP Sc is structured as a 4-rung β-solenoid (4RβS)(4, 5). Here, we combined different experimental data and computational techniques to build the first physically-plausible, atomic resolution model of mouse PrP Sc , based on the 4RβS architecture. The stability of this new PrP Sc model, as assessed by Molecular Dynamics (MD) simulations, was found to be comparable to that of the prion forming domain of Het-s, a naturally-occurring β-solenoid. Importantly, the 4RβS arrangement allowed the first simulation of the sequence of events underlying PrP C conversion into PrP Sc . Our results provide the most updated, experimentally-driven and physically-coherent model of PrP Sc , together with an unprecedented reconstruction of the mechanism underlying the self-catalytic propagation of prions. Significance Since the original hypothesis by Stanley Prusiner, prions have represented enigmatic agents diverging from the classical concept of genetic inheritance. However, the structure of PrP Sc , the infectious isoform of the cellular prion protein (PrP C ), has so far remained elusive, mostly due to technical challenges posed by its aggregation propensity. Here, we present a new high resolution model of PrP Sc derived from the integration of a wide array of recent experimental constraints. By coupling the information of such model with a newly developed computational method, we reconstructed for the first time the conformational transition of PrP C to PrP Sc . This study offers a unique workbench for designing therapeutics against prion diseases, and a physically-plausible mechanism explaining how protein conformation could self-propagate.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».