Dokument: Funktionelle und strukturelle Charakterisierung der Aβ-PrP-Interaktion
| Titel: | Funktionelle und strukturelle Charakterisierung der Aβ-PrP-Interaktion | |||||||
| Weiterer Titel: | Functional and structural characterization of the Aβ-PrP interaction | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=49455 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20190507-112156-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Rösener, Nadine [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Groth, Georg [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die Alzheimersche Demenz ist eine fortschreitende neurodegenerative Krankheit, von der Millionen Menschen weltweit betroffen sind. Sie stellt durch die immer älter werdende Bevölkerung eine zunehmende Herausforderung dar, besonders, da es derzeit kein Heilmittel gibt. Dem 38 - 43 Aminosäuren langen Peptid Amyloid-β (Aβ) wird im Krankheitsverlauf eine zentrale Rolle zugesprochen. Durch Aggregation von insbesondere Aβ(1-42) mit weiteren Aβ-Peptiden entstehen Aβ-Oligomere sowie Aβ-Fibrillen, von denen sich letztere im Gehirn der Betroffenen ablagern. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass Aβ-Oligomere für dieWeiterleitung toxischer Signale verantwortlich sind und dafür das zelluläre Prion-Protein (PrP) als Co-Rezeptor benötigen. Aus der Interaktion zwischen Aβ-Oligomeren und dem PrP ergibt sich somit ein neuer möglicher Therapieansatzpunkt. In dieser Arbeit wurde die Aβ-PrP-Interaktion untersucht und der Einfluss möglicher Wirkstoffkandidaten auf die Interaktion analysiert. Hierfür wurden die rekombinanten Prion-Varianten PrP(23-230), PrP(23-144) und PrP(90-230) sowie das synthetische PrP(23-111Δ41-94) untersucht. Diese Prion-Konstrukte wurden in verschiedenen Konzentrationen zu Aβ-Oligomeren hinzugefügt, wodurch sich hochmolekulare Komplexe ausbildeten. Diese Bindung war mit PrP(90-230) am schwächsten und deckt sich mit den in der Literatur angegebenen Bindestellen. Durch Abtrennen der Aβ-PrP-Komplexe von weiteren Bestandteilen wie Monomeren oder Oligomeren über einen Saccharosedichtegradienten war es möglich die Komplexe zu charakterisieren. Mit Hilfe chromatographischer Methoden konnten die Komplexe dissoziiert und deren Aβ- bzw. PrP-Anteil quantifiziert werden. Die so erhaltenen Aβ/PrPVerhältnisse sind konzentrationsabhängig und erreichen nach PrP-Sättigung einen
konstanten Wert von 4 Aβ : 1 PrP. Untersuchungen der Komplexe über Rasterkraftmikroskopie zeigten, dass mit geringen Mengen PrP viele runde verkettete Substrukturen innerhalb der Komplexe erhalten werden, während eine Sättigung mit PrP zu kompakteren und weniger detaillierten Strukturen führt. Zur Strukturaufklärung der Komplexe wurden Festkörper-NMR-Spektroskopie-Proben hergestellt, von denen insbesondere die mit isotopenmarkiertem Aβ vielversprechende Ergebnisse zeigen und eine partielle Zuordnung der Resonanzen möglich ist. Die zuvor ermittelten Aβ/PrP-Stöchiometrien wurden zugrunde gelegt, um nach möglichen Wirkstoffkandidaten zu suchen, welche die Aβ-PrP-Interaktion beeinflussen können. Untersucht wurden die Aβ-bindenden D-enantiomeren Peptide RD2-FITC und RD2D3-FITC. Mit letzterem konnte ein konzentrationsabhängiger Einfluss auf die Aβ-PrP-Interaktion nachgewiesen werden. Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass die quantitative Analyse der Aβ-PrP-Interaktion dazu genutzt werden kann, nach Wirkstoffkandidaten zu suchen und ein Kandidat bereits erfolgreich identifiziert werden konnte.Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder that affects millions of people worldwide. Because of the prolonged life span of the population the number of AD patients increases. Therefore, the disease is a challenge for the population as it still is not curable. The amyloid-β (Aβ) peptide which is 38 - 43 amino acids in lenght plays a key role for the progression of the disease. Due to the aggregation of Aβ peptides, especially Aβ(1-42), Aβ oligomers and Aβ fibrils are formed of which the latter accumulate in the patient’s brain and form amyloid plaques. Recently, it was shown that Aβ oligomers are responsible for the toxic signalling which need the cellular prion protein (PrP) as a co-receptor. Therefore, the interaction of Aβ and PrP might be a potential therapeutic target. The Aβ-PrP-interaction was analysed in detail and the effect of potential drug candidates were tested in this thesis. To this end, the recombinant prion constructs PrP(23-230), PrP(23-144) and PrP(90-230) as well as the synthetic PrP(23-111Δ41-94) were investigated. Different concentrations of these prion constructs were added to Aβ oligomers resulting in high molecular weight complexes. The binding of PrP(90-230) was the weakest linkage and corresponds to the binding sites of Aβ oligomers found in the literature. The separation of Aβ-PrP-complexes from monomers and oligomers by sucrose density gradient centrifugation allowed the characterisation of the complexes. Chromatographic methods were used to dissociate the complexes and quantify their Aβ and PrP content. The resulting Aβ to PrP ratios are concentration dependent and gain a constant value of 4 Aβ to 1 PrP after saturation with PrP. The analysis of the complexes by Atomic Force Microscopy (AFM) resulted in many spherical connected substructures, building up the complexes when low PrP amounts were used. However, the saturation of the complexes with PrP led to more compact and less detailed structures. Samples of the complexes were prepared for the structure determination by solid state NMR. Especially those with isotope labelled Aβ show promising results and allow partial assignment of the detected resonances. The previously determined Aβ to PrP ratios were used to search for potential drug candidates which might affect the Aβ-PrP-interaction. Therefore, the Aβ-binding D-enantiomeric peptides RD2-FITC and RD2D3-FITC were analysed. The latter had a concentration dependent influence on the Aβ-PrP-interaction. This thesis shows that the quantitative analysis of the Aβ-PrP-interaction can be used for the determination of drug candidates. One potential drug compound was already identified. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 07.05.2019 | |||||||
| Dateien geändert am: | 07.05.2019 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 16.05.2018 | |||||||
| Datum der Promotion: | 26.06.2018 |
