Dokument: Optimization and characterization of D-peptides for treatment of Alzheimer’s disease
| Titel: | Optimization and characterization of D-peptides for treatment of Alzheimer’s disease | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=33375 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20150310-105807-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Frenzel, Daniel [Autor] | |||||||
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| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Peptide spielen in der Natur vielfältige Rollen und dienen beispielsweise als Signal- oder Transmittermoleküle. Einer der Vorteile von Peptiden im Vergleich zu Proteinen ist ihre einfache und skalierbare Produktion. Nicht zuletzt deswegen werden Peptide verstärkt als Medikamente eingesetzt. Mittlerweile ist auch der Einsatz zur Behandlung von Morbus Alzheimer (AD) denkbar, da einige Peptide in der Lage sind die Bluthirnschranke zu überwinden. Allerdings werden L-Peptide leicht enzymatisch abgebaut. D-Peptide sind im Vergleich stabiler. In dieser Arbeit wurden D-Peptide mit SPR-Spektroskopie mit dem Ziel der Sequenz- und Eigenschaftenoptimierung charakterisiert.
Die homogene Aufreinigung und Immobilisierung von Aβ-Monomeren, -Oligomeren und –Fibrillen für SPR-Spektroskopie ist von entscheidender Bedeutung für die Verlässlichkeit von in-vitro Assays. TEM und AFM Aufnahmen untermauern die Notwendigkeit der verwendeten Aufreinigungsprotokolle. Die so hergestellten Sensoroberflächen wurden mit scFv-IC16 charakterisiert. Dadurch war es möglich höhermolekulare Aβ(1-42)-Spezies nachzuweisen und von Aβ(1-42)-Monomeren zu unterscheiden. Momentan wird die Rolle von pE3-Aβ-Oligomeren bei AD diskutiert. Eine Möglichkeit der Herstellung und Immobilisierung von pE3(3-40)-Aβ-Oligomeren/Fibrillen wurde demonstriert. D3 war in der Lage alle untersuchten Aβ(1-42)-Spezies und pE3-Aβ(3-40)-Oligomere/Fibrillen mit vergleichbarer Affinität binden kann. Durch Alignements von D3-Derivaten konnten Bereiche in der Sequenz von D3 und Aβ(1-42) ausfindet gemacht werden, die die Affinität der Interaktion beeinflussen. Im Vergleich zu D3, zeigt RD2 eine höhere Affinität zu allen untersuchten Aβ(1-42)-Spezies, obwohl die die AA-Zusammensetzung beider Peptide identisch ist. Die Tandempeptide D3D3/RD2RD2 zeigten im Vergleich zu D3 bzw. RD2 eine erhöhte Affinität gegenüber allen untersuchten Aβ(1-42)-Spezies. Diese Beobachtung entspricht dem verwendeten Modell zur Berechnung der Affinität basierend auf Avidität. Die Interaktion von D7 und Aβ(1-42) besitzt im Vergleich zu D3 oder RD2 andere Assoziations- und Dissoziationsverläufe. Die abgeleiteten Tandempeptide auf Basis von D7 und RD2 wiesen eine deutlich stärker erhöhte Oberflächenaktivität auf, als bei anderen Tandempeptiden festgestellt wurde. Dieser Effekt war nur durch die Oligomerisierung der Tandempeptide untereinander erklärbar.The market for peptide based drugs is continuously growing because peptides can be produced in a scalable and cost efficient way, and may offer a possibility for treatment of Alzheimer’s disease (AD). Peptides fulfill versatile roles in nature. Often they act as signal or transmitter molecules. A drawback of L-peptides is their propensity for degradation. In contrast, D-peptides possess enhanced enzymatic stability. In this work, D-peptides for AD therapy were characterized by SPR spectroscopy with the aim of property and sequence optimization. Homogenous purification and immobilization of different Aβ species is crucial for in-vitro SPR experiments. TEM and AFM micrographs proved the feasibility of the applied purification protocols for the selected Aβ species. For characterization of the SPR sensor surfaces, the monovalent analyte scFv-IC16 was chosen. scFv-IC16 was able to prove the existence of oligomeric/fibrillar Aβ species after immobilization. Results of scFv-IC16 indicate the existence of an additional binding site for oligomeric and fibrillar Aβ species. The D-peptide D3 is able to bind all immobilized Aβ(1-42) species such as monomers, oligomers, fibrils and pE3-Aβ(3-40) oligomers and fibrils with similar affinity. Important spots in the sequence of D3, which alter the affinity to Aβ have been localized by alignments of D3-derivatives. Despite the fact that the D-peptide RD2 possesses the same AA-composition as D3, it showed a higher affinity to all tested Aβ(1-42) species. In comparison to the monovalent peptides D3 and RD2, the corresponding tandem peptides D3D3/RD2RD2 (and their permutations) showed an increased affinity to all Aβ(1-42) species. This observation was congruent with the suggested model of avidity used for affinity prediction of such tandem peptides. The interaction of the D-peptide D7 with Aβ displayed in comparison to D3 or RD2 a different association and dissociation pattern. In contrast to the expectations, the RD2/D7 tandem peptides showed a greatly enhanced surface activity and increased interaction complexity. These observations are explainable by oligomerization (but not precipitation) of the tandem peptides with each other. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 10.03.2015 | |||||||
| Dateien geändert am: | 10.03.2015 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 01.11.2014 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.12.2014 |
