Dokument: Optimierung, Modifizierung und Charakterisierung therapeutisch aktiver D-Peptide zur Behandlung der Alzheimerschen Demenz

Titel:	Optimierung, Modifizierung und Charakterisierung therapeutisch aktiver D-Peptide zur Behandlung der Alzheimerschen Demenz
Weiterer Titel:	Optimization, modification and characterization therapeutically active D-peptides for the treatment of Alzheimer's disease
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36407
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20171218-090453-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Klein, Antonia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 22,43 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 25.11.2015 / geändert 25.11.2015
Beitragende:	Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Groth, Georg [Gutachter]
Stichwörter:	Alzheimersche Krankheit, D-Peptide
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Bei Protein-Fehlfaltungskrankheiten werden amyloide Strukturen als Ursache für das Entstehen und das Fortschreiten der Krankheit diskutiert. Bei diesen Krankheiten handelt es sich sowohl um neuronale, also auch nichtneuronale Erkrankungen, wie z. B. die Alzheimersche Demenz (AD) und Diabetes Typ II. Die Selbstaggregation von Aβ-Monomeren gilt als eins der Schlüsselereignisse in der Entstehung der AD. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass Aβ- Oligomere zur Entstehung und dem Fortschreiten der AD führen. Die Inhibierung der Bildung und/oder die Entfernung der Aβ-Oligomere stellen daher vielversprechende therapeutische Ansätze dar. Diese Ansätze wurden durch das mittels Spiegebild-Phagendisplay selektierte D-enantiomere Peptid D3 ver-wirklicht. D3 ist u. a. in der Lage in vitro Aβ-Oligomere zu eliminieren und zeigt in verschiedenen AD Mausmodellen eine therapeutische Effektivität. Ziel der hier vorliegenden Arbeit war die systematische Optimierung der Aminosäuresequenz von D3 bezüglich der Bindung der D3-Derivate an ver-schiedene Aβ-Spezies. Anschließend wurden die so selektierten D3-Derivate auf ihre Effektivität Aβ-Oligomere zu eliminieren untersucht. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden ausgehend von der Aminosäuresequenz des Peptids D3 Peptide selektiert, die mit einer höheren Affinität an HFIP-vorbehandeltes Aβ, bestehend hauptsächlich aus Aβ-Monomeren, binden. Mit Hilfe von Peptid-Mikroarrays wurden die D3-Derivate DB1 bis DB5 identifiziert und selektiert. DB3 wurde detailliert in vitro charakterisiert. Es bindet an Aβ- Monomere und -Oligomere mit einer mikromolaren Affinität. Die Aggregation von Aβ wird durch DB3 inhibiert und toxische Aβ-Oligomere eliminiert. Des Weiteren werden vorgebildete Aβ-Aggregate durch DB3 zerstört. Um den therapeutischen Effekt von DB3 zu steigern, wurde ein Tandempeptid (DB3DB3) entworfen, das einer C- zu N-terminalen Verknüpfung von zwei einzelnen DB3-Peptiden entspricht. Der in vitro Wirkungsgrad wurde durch diese Verdoppelung des Peptides im Vergleich zum einfachen DB3 verstärkt. Dies wird z. B. durch eine 40 x höhere Affinität von DB3DB3 an Aβ-Monomere und -Oligomere und einer 750 x geringeren mittleren effektiven Konzentration (EC50) der Inhibierung der Aβ-Aggregation im Vergleich zu DB3 deutlich. Zur gezielten Stabilisierung von Aβ-Monomeren und somit einer Inhibierung der Aβ-Aggregation ist eine spezifische Bindung des therapeutischen Wirkstoffs an Aβ-Monomere wichtig. Unter Verwendung von definierten Aβ-Spezies wurde im zweiten Teil dieser Arbeit eine zwei-Schritt-Prozedur mit Peptid-Mikroarrays durchgeführt. Mit dieser Methode wurden sieben weitere D3-Derivate (ANK1 bis ANK7), die mit einer hohen Afftinität und Spezifität an Aβ-Monomere binden, selektiert und in vitro charakterisiert. Die D3-Derivate ANK1 bis ANK7 binden an Aβ-Monomere mit einer submikromolaren Affinität, inhibieren die Aggregation von Aβ und eliminieren toxische Aβ-Oligomere ohne den Anteil von Aβ- Monomeren signifikant zu reduzieren. In Folge dessen wird durch die ANK-Peptide die Aβ-induzierte Zytotoxizität auf neuronale Zellen reduziert. Die ANK-Peptide sind in ihrer in vitro Wirkung effizienter als D3 und die DB-Peptide. ANK6 reduziert zusätzlich den Prion-ähnlichen Seeding-Mechanismus, wandelt zuvor gebildete Aβ-Aggregate in amorphe, unstrukturierte Aggregate um und verbessert die kognitiven Fähigkeiten von transgenen-APPSwDI Mäusen. Amyloid structures are discussed to be the cause of protein misfolding diseases. Those neuronal and non-neuronal diseases are associated with the misfolding of peptides or proteins and their aggregation to toxic or dysfunctional species, e. g. Alzheimer’s disease (AD) and Typ II diabetes. One hallmark of AD is the aggregation of Aβ monomers to Aβ fibrils via different intermediates. Aβ oligomers are discussed to be responsible for the development and progression of AD. Promising strategies for a causal therapy of AD is to inhibit the aggregation of Aβ monomers into toxic Aβ oligomers or to eliminate them. This approach was realized with the D-enantiomeric peptide D3, which was selected via mirror image phage display. D3 is able to eliminate Aβ oligomers in vitro and has therapeutic effect in different AD mouse models. Goal of this work was to systematically optimize the amino acid sequence of D3 according to the binding ability of the resulting D3 derivatives to different Aβ species. The hereby selected D3 derivatives were analyzed regarding their ability to eliminate Aβ oligomers. Within the first part of this work, the D-peptide D3 was optimized regarding its binding affinity to HFIP pretreated Aβ, consisting mainly of Aβ monomers. By using peptide microarrays, the D3 derivatives DB1 to DB5 were identified and selected. DB3 is able to bind to monomeric and oligomeric Aβ with a submicromolar affinity, inhibits the Aβ aggregation, eliminates Aβ oligomers, reduces the Aβ-induced celltoxicity and disassembles preformed Aβ aggregates. By generating a head-to-tail tandem peptide of DB3, termed DB3DB3, the beneficial effects of DB3 were increased, as shown for example by a 40 fold higher affinity to Aβ monomers and oligomers and a 750 fold decreased EC50 for inhibiting Aβ aggregation. In order to stabilize Aβ monomers and inhibit their aggregation, highly specific binding to Aβ monomers can be expected to be beneficial. This was addressed in the second part of this work. Seven D3 derivatives, termed ANK1 to ANK7 were identified and selected by a two-step-procedure using peptide microarrays. ANK1 to ANK7 bind with submicromolar affinity to Aβ monomers, inhibit the Aβ aggregation, eliminate Aβ oligomers and reduce the Aβ-introduced celltoxicity. Regarding all these properties, ANK1 to ANK7 are more effective than D3 and the DB-peptides. ANK6 is able to reduce the Aβ seeding potential, to convert preformed Aβ aggregates into unstructured, amorphic aggregates and to enhance cognitive abilities of tg-APPSwDI mice.
Rechtliche Vermerke:	Sperrvermerk
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	18.12.2017
Dateien geändert am:	18.12.2017
Promotionsantrag am:	29.05.2015
Datum der Promotion:	15.09.2015