Dokument: Spontane und keiminduzierte Fibrillogenese des Prion-Proteins und ihr Zusammenhang mit der Spezies-Barriere
| Titel: | Spontane und keiminduzierte Fibrillogenese des Prion-Proteins und ihr Zusammenhang mit der Spezies-Barriere | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=13542 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20091207-100619-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Panza, Giannantonio [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Willbold, Dieter [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Riesner, Detlev [Betreuer/Doktorvater] | |||||||
| Stichwörter: | Prion-Protein, Fibrillogenese, Spezies-Barriere | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Prionen sind Erreger von Prionkrankheiten, von denen Menschen und Tieren betroffen sein können. Prionkrankheiten sind fatale neurodegenerative Erkrankungen, die eine infektiöse, spontane oder genetische Ätiologie aufweisen können. Der Hauptbestandteil von Prionen ist die krankheitsassoziierte Isoform des Prion-Proteins (PrPSc). Das Prion-Protein ist ein wirtseigenes Protein, welches auch im gesunden Organismus exprimiert wird (PrPC). Das zentrale molekulare Ereignis bei Prionkrankheiten ist die Konversion des überwiegend -helikalen, PK-sensitiven, monomeren und nicht infektiösen PrPC zum -Faltblatt-dominierten, teilweise PK-resistenten, aggregierte und infektiösen PrPSc. Diese strukturelle Konversion kann anhand eines auf Natriumdodecylsulfat (SDS) und NaCl basierten in vitro-Konversionssystem mittels rekombinanten PrPs simuliert werden. Nach mehrwöchiger Inkubationszeit bilden sich fibrilläre PrP-Aggregate, die in vielen Eigenschaften PrPSc ähneln. Diese spontane Fibrillenbildung ist ein Modellsystem für die spontane Krankheits-Ätiologie. Bei Zugabe eines externen PrPSc-Keimes erfolgt die Fibrillenbildung innerhalb weniger Stunden. Dies ist ein Modellsystem für die infektiöse Ätiologie.
Ziel dieser Arbeit war es, das in vitro-Konversionssystem sowohl für die spontane als auch für die keiminduzierte Fibrillogenese auf verschiedene PrP-Sequenzen verschiedener Spezies zu übertragen. Darüber hinaus sollte, durch Kombination von PrPSc-Keim und rekombinanten PrP mit der Sequenz verschiedener Spezies das Phänomen der Spezies-Barriere bzw. der Interspezies Transmission von Prionkrankheiten auf molekularer Ebene analysiert werden. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das in vitro-Konversionssystem auf die homogenen Systeme Rind, Schaf und Maus anwendbar ist. Die Eigenschaften des „pre-amyloid-state“ von rekPrP der verschiedenen Spezies wurden mittels Circular-Dichroismus und analytischer Ultrazentrifugation untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass nur bestimmte Intermediate (bei definierten SDS-Konzentrationen) zu amyloiden Fibrillen führen. Die amyloide Charakter der Aggregate wurde mit den amyloidspezifischen Farbstoffen Thioflavin T (ThT) und Kongorot nachgewiesen und die fibrilläre Morphologie mittels elektronenmikroskopischen Aufnahmen verifiziert. Durch Variation von PrPSc-Keimen und rekPrP-Substrat aus verschiedenen Spezies konnte die Interspezies-Barriere bzw. Transmission auf molekularer Ebene nachgestellt werden. Dies lässt die Schlussfolgerung zu, dass die Spezies Barriere bzw. Transmission auf molekularer Ebene von den Protein-Konformationen abhängt.Prions are the causative agents of prion diseases that affect humans and animals. Prion diseases are fatal neurodegenerative diseases with an infectious, spontaneous or genetic etiology. The main component of prions is the disease-associated isoform of the prion-protein (PrPSc). The prion-protein is a host encoded cellular protein (PrPC). The molecular key event in prion diseases is the conversion of the predominantly -helical, PK-sensitive, monomeric and non-infectious PrPC to -sheet dominated, partially proteinase K-resistant, aggregated and infectious PrPSc. The konformational conversion of PrP can be simulated in a sodium dodecyl sulfate (SDS) and NaCl-based in vitro conversion system using recombinant PrP. After several weeks of incubation fibrillar PrP aggregates are formed, which are in many properties similar to PrPSc. This spontaneous fibril formation is a model system for the spontaneous disease etiology. With the addition of an external PrPSc-seed the amyloid fibrils formation is accelerated to hours, which is a model system for infectious etiology. The aim of this study was to transfer the in vitro conversion system for both the spontaneous as well as for the seed-induced amyloid formation to different PrP sequences of different species. Moreover, the phenomena of species barrier and interspecies transmission of prion diseases should be analyzed at the molecular level by a combination of PrPSc-seed and recombinant PrP from a different species. In this study it was shown that the in vitro conversion system is applicable to the homogenous species systems of cattle, sheep and mouse. The properties of the pre-amyloid state of recPrP of the different species were examined using circular dichroism and analytical ultracentrifugation. It was shown that only a particular intermediate state (within defined concentrations of SDS) results to amyloid fibrils. The amyloid character of the aggregates was verified with the amyloid-specific dyes Thioflavin T (ThT) and Congo red, and fibrilar morphology was verified using electron microscoscopy. By variation of PrPSc-seed and recPrP-substrate from different species, the interspecies transmission or barrier could be simulated on the molecular level for the first time. Therefore the primary recognition of PrPSc and PrPC is a direct molecular interaction; cellular factors might help, but only in increasing the pre-existing interaction This leads to the conclusion that the species barrier and/or species transmission depends on the protein conformation. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 07.12.2009 | |||||||
| Dateien geändert am: | 07.12.2009 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 03.11.2009 | |||||||
| Datum der Promotion: | 24.11.2009 |
