Dokument: Wechselwirkung von Peptiden und dem Prion-Protein in verschiedenen Konformationen als Konzept für eine Therapie von Prionkrankheiten

Titel:	Wechselwirkung von Peptiden und dem Prion-Protein in verschiedenen Konformationen als Konzept für eine Therapie von Prionkrankheiten
Weiterer Titel:	Interaction of peptides and the prion protein in different conformations as a concept for therapy of prion diseases
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=20808
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20120320-093920-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wolff, Michael [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,63 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 15.03.2012 / geändert 15.03.2012
Beitragende:	Prof. Dr. Riesner, Detlev [Gutachter] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter]
Stichwörter:	Prionen, Phage Display, Therapie,
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Transmissible Spongiforme Enzephalopathien (TSE) sind neurodegenerative Erkrankungen bei Mensch und Tier, die durch Prionen ausgelöst werden und immer tödlich verlaufen. Prionen bestehen sehr wahrscheinlich ausschließlich aus dem umgefalteten wirtseigenen Prion-Protein (PrP). Die Struktur der pathogenen Isoform von PrP wird, im Gegensatz zur nativen Isoform mit überwiegend alpha-helikalen Struktur, von beta-Faltblättern dominiert. Die pathogene Isoform ist unlöslich und bildet Aggregate oder Fibrillen. Bis heute existiert keine Therapie für Prion-Krankheiten und die bisher untersuchten Ansätze fielen sehr ernüchternd aus und zeigten meist nur in vitro eine Wirkung. In dieser Arbeit wurde als neuer Therapieansatz für Prionkrankheiten mittels Phage Display kurze PrP-bindende Peptide selektiert und deren Wirkung auf die Konversion von PrP im SDS-basierten In-vitro-Konversionssystem untersucht. Dieses Konversionssystem eignet sich hierzu besonders gut, da die Zwischenstufen der PrP-Konversion durch Variation der SDS-Konzentration einstellbar und bereits gut charakterisiert sind. Es wurde hierbei bewusst auf die Untersuchung der Infektiosität verzichtet, denn Ziel dieser Arbeit war nicht die Suche eines konkreten Therapeutikums, sondern zunächst die Identifizierung eines möglichen Mechanismus zur Inhibierung der PrP-Konversion. Bei Erfolg kann dieser Mechanismus durch die definierten Bedingungen des In-vitro-Konversionssystem näher charakterisiert und dadurch weiter optimiert werden. Eines der über 40 im Rahmen dieser Arbeit selektierten Peptide, das Peptid S52, konnte die alpha-helikale Isoform von PrP kurzzeitig stabilisieren, wie Zirkular-Dichroismus-Spektroskopie belegt. Differentielle Ultrazentrifugation zeigt, dass darüber hinausgehend S52 die Löslichkeit von PrP dauerhaft verbessert, indem es die Aggregation verringert und die krankheits-assoziierte Fibrillogenese sogar gänzlich inhibiert. Durch Crosslinking von PrP und S52 und Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS) konnte nachgewiesen werden, dass S52 an Monomere und Dimere von PrP mit einer KD im zweistelligen mikromolaren Bereich bindet. Durch die zuvor erlangten Kenntnisse des Konversionsprozesses in dem verwendeten In-vitro-System konnte zudem bereits ansatzweise auf die Wirkungsweise von S52 geschlossen werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass es mittels kurzer Peptide prinzipiell möglich ist, die krankheits-assoziierte Konversion von PrP zu verhindern. Demnach könnten kurze PrP-bindende Peptide die Grundlage für eine erfolgreiche Therapie von Prionkrankheiten darstellen. Transmissible Spongiform Encephalopathies (TSEs) are fatal neurodegenerative diseases in humans and animals, which are caused by prions. Prions consist mainly if not only of the host encoded prion protein (PrP). In contrast to the native isoform of PrP with predominantly alpha-helical structure the structure of the pathogenic isoform is dominated of beta-sheets. The pathogenic isoform is insoluble and forms aggregates or amyloid fibrils. Until today there is no therapy for prion diseases and the approaches studied so far were very sobering and mostly showed only an effect in vitro. In this work, as a new therapeutic approach for prion diseases based on interaction of peptides with PrP is presented. Short PrP-binding peptides are selected via phage display and their effect to the conversion of PrP was investigated in the SDS-based in-vitro-conversion system. This conversion system is suitable for this purpose particularly well, since the intermediates of PrP-conversion can be adjusted by varying the SDS concentration and are already well characterized by earlier work of our research group. Aim of this work was not searching for a new therapeutic agent and abolishing prion infectivity, which structure is still obscure, but initially the identification of a possible mechanism for the inhibition of PrP-conversion. If successful, this mechanism could be further examined by the defined conditions of the in-vitro-conversion system and optimized and subsequent expanded to degrade infectivity too. One of the 40 selected peptides in this work, peptide S52, briefly stabilizes the alpha-helical isoform of PrP as demonstrated by circular dichroism spectroscopy. Beyond this, differential ultracentrifugation shows S52 improves the solubility of PrP permanently by reducing the disease-associated aggregation and by inhibiting of fibrillogenesis. Crosslinking of S52 with PrP and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) showed that S52 binds to monomers and dimers of PrP with a KD in the two-digit micromolar range. Due to the previously acquired knowledge of the PrP conversion process by using this in-vitro-conversion system, some conclusions about the mechanism of S52-PrP-Interaction could be drawn. These results show that in principle it is possible to prevent disease-associated conversion of PrP by short peptides. Accordingly, short PrP-binding peptides could be the basis for a successful therapy of prion diseases.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie
Dokument erstellt am:	20.03.2012
Dateien geändert am:	20.03.2012
Promotionsantrag am:	07.11.2011
Datum der Promotion:	15.12.2011