Mutations in DJ-1 (PARK7) cause early-onset autosomal-recessive parkinsonism. Previous efforts demonstrated that DJ-1 is associated with various cellular processes, including response to oxidative stress, cellular transformation, RNA binding, androgen-receptor signaling, spermatogenesis, and fertilization.
I investigated the function of the Parkinson\`s disease-associated protein DJ-1 in Familial Parkinsonism and its structural property. The results indicate that DJ-1 functions as a glyoxalase to remove α-oxoaldehydes. The Parkinson disease mutants, M26I, E64D, A104T, D149A, E163K, and L166P abolish glyoxalase activity.
The enzyme was shown to have Km of 1.394 mM and a kcat of 199.3 min-1 measured at 45℃ in NaPi Buffer, pH 6.0 using glyoxal as substrate. We observed intramolecular disulfide bond formation of hDJ-1 using non-reducing SDS-PAGE. With cysteine mutants, it was determined that intramolecular disulfide bridge was formed between cysteine 46 and cysteine 53 residues. Using Cu (II) 1, 10-phenanthroline used to catalyze disulfide bond formation, we measured the activity and dimerization property of DJ-1 upon changes in redox state of thiol group. As a result, the disulfide form of DJ-1 had an activity and dimerization ability similar to DJ-1 with a free thiol group. It is possible that the redox changes in DJ-1 has a regulatory function or affects localization of DJ-1 in vivo.
파킨슨씨 병의 조기발병(Early Onset Parkinson\`s Disease)에서 한 원인으로 DJ-1돌연변이가 발견되었다. 우선, DJ-1 단백질을 분리하였고, 이 단백질의 생화학적 성질에 관해 알아보기 위해 IEF 을 이용했다. IEF 에서 DJ-1단백질은 여섯 개의 동종 형(iso-form)을 보였다. 이중에서 가장 환원된 등전점 (pI 7.4)을 가지는 것이 효소활성에 관여하는 부분이다. 또, DJ-1은 분자 내 이 황화 결합을 한다는 것을 비환원성 SDS-PAGE 을 통해서 알아냈다. 분자 내 이 황화 결합은 결합 여부에 따라 효소활성에 변화를 주지 않으며 또, 크기배제 (SEC)-고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 통해서 동종이중체화 (dimerization)에는 영향을 미치지 않는다는 것을 밝혔다. 단백질 내 이 황화 결합은 실험에서는 차이를 보이지 않았지만 세포 내에서는 조절적 역할이나 감지기의 역할을 할 것이다. DJ-1단백질에 대한 이전의 연구에서DJ-1은 다양한 세포 내 과정, 즉, 산화적 중압, RNA와의 결합, 안드로겐 수용체 신호전달, 그리고 남성화 등에 관여한다고 밝혔다. 그러나 DJ-1의 주요 역할에 대한 규명은 이뤄지지 않았다. 우리는 파킨슨씨 병과 연관하여 DJ-1의 역할에 대해 규명하고 이 단백질의 구조적 성질과 발병 돌연변이의 성질도 비교하였다. DJ-1 은 대장균 yedU 의 사람 종의 유사체로서 우리 실험실에서 대장균 yedU 가 글라이옥살 (glyoxal) 분해효소로 작용한다는 것을 밝힌 것에 기초해 DJ-1의 글라이옥살 (glyoxal) 분해 능을 시험했다. DJ-1은 여러 가지 반응성이 높은 알파옥소알데하이드 (2-oxoaldehydes)를 분해하는 효소 활성을 보였고 이것은 포유 세포 용해물을 통한 실험에서도 확인되었다. 지금까지 밝혀진 여섯 개의 발병 돌연변이, 즉, M26I, E64D, A104T, D149A, E163K, 그리고 L166P를 야생형 DJ-1과 비교해본 결과, 다른 돌연변이들과 달리 M26I와 E163K는 약 20퍼센트로 감소한 효소 활성을 보였고, L166P는 효소활성을 측정하기가 힘들었다. 이것은 생화학적 성질의 차이로 설명할 수 있는데, M26I와E163K는 잘 분해되는 성질을 가졌고 L166P는 결집되거나 분해되어 단백질을 얻는 것도 어려웠다.
