Dokument: Selection and characterization of Amyloid-β1-42 binding D-enantiomeric peptides for potential therapeutic intervention of Alzheimer´s disease

Titel:	Selection and characterization of Amyloid-β1-42 binding D-enantiomeric peptides for potential therapeutic intervention of Alzheimer´s disease
Weiterer Titel:	Selektion und Charakterisierung Amyloid-β1-42 bindender D-enantiomerer Peptide zur potentiellen therapeutischen Intervention der Alzheimer´schen Demenz
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=34373
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160503-095631-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl.-Biol. Rudolph, Stephan [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,39 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 12.05.2015 / geändert 12.05.2015
Beitragende:	Prof. Dr. Willbold, Dieter [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Groth, Georg [Gutachter]
Stichwörter:	Alzheimers disease; D-peptides; mirror image phage display
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Alzheimer´s dementia (AD) is the most common neurodegenerative disease worldwide. It belongs to the group of amyloidoses. These diseases are characterized by an unnatural accumulation and storage of misfolded proteins. In AD, the amyloid beta peptide (Aβ) plays an important role in disease progression. While monomeric Aβ was shown to exhibit neuroprotective functions, the presence of oligomers was found to exhibit verifiable neurotoxicity. Thus, researchers have been screening for compounds that interfere with the toxicity of Aβ oligomers without affecting Aβ monomers or physiological pathways. In the present work, a technique was successfully optimized that facilitated the identification of Aβ1 42 monomer specific and therapeutically active ligands. Hence, selected ligands were characterized regarding their influence on Aβ1-42 aggregation and toxicity. The applied mirror image phage display was extended by a competitive approach, which enabled identification of specific ligands for monomeric Aβ1-42. The identified sequences were synthesized as D enantiomeric peptides. The derived peptides MoRu1 to MoRu5 were tested via the ThT assay, TEM and an approach, which allows the testing of the influence of peptides on a broad range of Aβ1-42 species, in order to analyze their influence on Aβ1-42 toxicity and aggregation. MoRu3, also named Mosd1, was shown to modulate Aβ1-42 aggregation and to convert toxic Aβ1-42 oligomers into nontoxic amorphous aggregates. Cell culture experiments confirmed that the generated mixture of MoRu3 and Aβ1-42 is considerably less toxic than the Aβ1-42 mixture itself. In addition, in another cell culture experiment with cells expressing human amyloid precursor protein (APP) and subsequently Aβ, MoRu3 was shown to convert already existing toxic Aβ species into not toxic species and to prevent the development of toxic Aβ1-42 species without inhibiting γ secretase, which is involved in APP cleavage and cellular signaling pathways. The optimized mirror image phage display has the potential to increase the specificity of future drug screens. The existing therapeutic potential on the one hand, as well as the mode of action of MoRu3 on the other hand, need to be analyzed in more detail in the future. Die Alzheimer´sche Demenz (AD) ist die häufigste neurodegenrerative Erkrankung weltweit. Sie zählt zu den Amyloidosen, Krankheiten bei denen es zu einer unnatürlichen Ansammlung und Speicherung von fehlgefaltetem Protein kommt. Diese toxischen Aggregate sind die Auslöser der krankheitstypischen Symptome. In AD wird dem Peptid Amyloid beta (Aβ) eine wichtige Rolle im Krankheitsverlauf zugesprochen. Während monomerem Aβ eine neuroprotektive Rolle attestiert wird, aggregiert es im Fall von AD. Schon Aβ-Oligomere wirken nachweislich neurotoxisch. Aus diesem Grund wird gezielt nach Substanzen gesucht, welche die toxischen Spezies modulieren können ohne dabei monomeres Aβ oder physiologische Abläufe in den Zellen zu beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein Verfahren zur Identifizierung Aβ1 42 Monomer spezifischer und therapeutisch wirksamer Liganden optimiert. Die identifizierten Moleküle wurden im Nachhinein auf ihren Einfluss auf die Aβ1-42 Aggregation und Toxizität hin charakterisiert. Das angewandte Verfahren des Spiegelbild-Phagen-Display wurde dabei um einen kompetitiven Ansatz erweitert, der es ermöglicht aus der großen, rekombinanten Bibliothek der von den Phagen präsentierten Peptide, spezifische Liganden für monomeres Aβ1-42 zu identifizieren. Die dabei erhaltenen Sequenzen wurden als D-enantiomere Peptide synthetisiert. Die MoRu1 bis MoRu5 benannten Peptide wurden in verschiedenen experimentellen Ansätzen getestet, um ihren Einfluss auf Aβ1-42 Toxizität und Aggregation zu analysieren. Mittels ThT Assay, TEM und Versuchen die den Einfluss der Peptide auf eine Mischung verschiedener Aβ1-42 Spezies untersuchen, konnte festgestellt werden, dass das Peptid MoRu3, auch Mosd1 genannt, die Aβ1-42 Aggregation beeinflusst und die toxischen Aβ1-42 Oligomere zu nicht toxischen amorphen Aggregaten umwandeln kann. Darauf folgende Zellkulturexperimente konnten bestätigen, dass die entstandene Mischung aus MoRu3 und hochmolekularen Aβ1-42 Aggregaten eine deutlich verringerte Zelltoxizität zur Folge hat. Des Weiteren konnte für MoRu3 in einem Zellmodell, welches humanes Amyloid Vorläuferprotein (amyloid precursor protein; APP) exprimiert und in welchem auch das Abbauprodukt Aβ entsteht, gezeigt werden, dass es nicht nur bereits vorhandene toxische Aβ Spezies in nicht-toxische umwandeln kann, sondern auch die Entstehung toxischer Spezies verhindert, ohne dabei die in die APP-Spaltung und in zelluläre Signalwegen involvierte γ-Sekretase zu inhibieren. Die optimierte, kompetitive Methode hat das Potential zukünftige Medikamenten-Screens spezifischer zu gestalten. Das vorhandene therapeutische Potential, sowie der Wirkmechanismus von MoRu3 hingegen sollen zukünftig noch detaillierter analysiert werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	03.05.2016
Dateien geändert am:	03.05.2016
Promotionsantrag am:	10.03.2015
Datum der Promotion:	14.04.2015