Chaperone-like activity of water-soluble gold nanoclusters

Abstract

Las afecciones neurodegenerativas graves y otras enfermedades incurables surgen de la desnaturalización de proteínas, como resultado de la agregación de un grupo diverso de péptidos y proteínas. Se sabe que las chaperonas son eficaces para suprimir la agregación de proteínas. Sin embargo, las chaperonas son difíciles de sintetizar, difíciles de purificar, específicas para cada proteína y caras. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de encontrar alternativas para reemplazar el papel de los acompañantes durante la agregación de proteínas. El objetivo de esta investigación se centra en el estudio de la actividad chaperona de los nanoclusters de oro solubles en agua (Au25(SG)18, Au25(Capt)18 et Au68(3MBA)32) en la agregación de las proteínas. La citrato sintetasa, la aldolasa y la albúmina de suero bovino como modelos de las proteínas se sometieron a temperatura elevada para inducir la agregación in vitro. Los resultados sugieren que los nanoclusters Au68(3MBA)32 mostraron una mejor eficiencia en la inhibición de la agregación de proteínas que Au25(SG)18 y Au25(Capt)18. Además, la agregación de proteínas se redujo cuando aumentó la concentración de nanoclusters (NC) de Au. Esta reducción en la agregación de proteínas en presencia de Au NCs puede atribuirse a la formación inicial del conjugado proteína-NC en el estado de nucleación. La interacción adicional con otros complejos proteína-NCs provoca un aumento en el tamaño de los agregados hasta que se saturan y, en consecuencia, una reducción en la exposición de los dominios hidrófobos de las proteínas. El efecto protector de las NC contra la agregación de proteínas, incluso después del inicio de la agregación, demuestra que las NCs tienen una actividad “holdasa“.

Serious neurodegenerative conditions and other incurable protein misfolding disease result from the aggregation of a diverse set of peptides and proteins. Chaperones are known to be effective for suppressing protein aggregation. However, chaperones are difficult to synthesize, hard to purify, specific for each protein and costly. Therefore, alternatives to replace the role of chaperones during protein aggregation are urgently needed. The aim of the present research is focused on studying the chaperone-like activity of water soluble gold nanoclusters (Au25(SG)18, Au25(Capt)18 and Au68(3MBA)32) in proteins aggregation. Citrate synthase, aldolase and bovine serum albumin as protein models were subjected to elevated temperature to induce the aggregation in vitro. Results revealed that Au68(3MBA)32 nanoclusters showed better efficiency to inhibit aggregation of proteins than Au25(SG)18 and Au25(Capt)18. Furthermore, aggregation of proteins was reduced when Au nanoclusters (NCs) concentration was increased. This reduction of protein aggregation in presence of Au NCs can be attributed to the formation of initial protein-NCs conjugate in the nucleation state. Further interaction with other protein-NCs complexes cause increasing of aggregates size until its saturation and consequently reducing the hydrophobic exposure areas of proteins. Protective effect of NCs against aggregation of protein even after the initiation of aggregation proves that the NCs possess holdase activity.