Dokument: Selection and characterization of D-enantiomeric peptide ligands for polyglutamine proteins with therapeutic potential for polyglutamine misfolding diseases

Titel:	Selection and characterization of D-enantiomeric peptide ligands for polyglutamine proteins with therapeutic potential for polyglutamine misfolding diseases
Weiterer Titel:	Selektion und Charakterisierung von D-enantiomeren Peptidliganden für Polyglutaminproteine mit therapeutischem Potential für Polyglutaminfehlfaltungserkrankungen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59598
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220517-111050-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kolkwitz, Pauline [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,33 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.05.2022 / geändert 10.05.2022
Beitragende:	Prof.Dr. Willbold Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Heise, Henrike [Gutachter]
Stichwörter:	phage display selection; peptide therapeutics; neurodegenerative diseases; polyglutamine
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Verschiedene neurodegenerative Erkrankungen werden durch Proteinfehlfaltung verursacht. Eine mögliche Ursache für solche Fehlfaltungen ist ein verlängerter Polyglutamintrakt, der die Struktur des Proteins destabilisiert, sodass sich der, üblicherweise intrinsisch ungefaltete, polyglutaminhaltige Teil des Proteins in betafaltblattreiche Strukturen umfaltet. Dies begünstigt amyloide Aggregation. Im Zuge dessen bilden sich toxische Strukturen, die zur Neurodegeneration führen. Welche Nervenzellen degenerieren ist abhängig vom mutierten Protein, so führt beispielsweise ein verlängerter Polyglutamintrakt im Androgenrezeptor zur spinobulbären Muskelatrophie (SBMA) bei der die spinalen Vorderhornzellen degenerieren, was zum Abbau der Motorneuronen führt. Bis heute ist keine ursächliche Therapie für die neun Polyglutaminfehlfaltungs-erkrankungen verfügbar. Ein vielversprechender Ansatz für eine wirksame Therapie ist die Stabilisierung der nativen Polyglutaminstruktur mit Liganden des Polyglutamin-traktes. Um solche Liganden zu finden, wurde eine Mirror- Image- Phage- Display-Selektion durchgeführt. Bei dieser Methode wird ein D-enantiomeres Zielprotein einer Phagenbibliothek präsentiert, in deren Hüllprotein randomisierte Peptide eingebaut werden. So können D-enantiomere Peptidliganden für Polyglutaminproteine gefunden werden. Im Gegensatz zu L-enantiomeren Peptidtherapeutika, sind D-Peptide metabolisch deutlich stabiler und weniger immunogen. In dieser Studie wurden Mirror- Image- Phage- Display- Selektionen auf einem universellen D-enantiomeren Polyglutamintarget und dem D-enantiomeren Fragment des Androgenrezeptors, das einen Polyglutamintrakt enthielt, durchgeführt. Auf diese Weise wurden verschiedene D-enantiomere Peptidkandidaten selektiert, die in Thioflavin T (ThT) Experimenten auf ihre Aggregationshemmenden Eigenschaften getestet wurden. Das auf dem Androgenrezeptorfragment selektierte D-Peptid QF2D-2 verzögerte die Aggregation des Androgenrezeptorfragments mit verlängertem Polyglutamintrakt, auch unter geseedeten Bedingungen und zeigte sogar in Aggregations- und Surface plasmon resonance (SPR)-Bindungsstudien mit dem universellen Polyglutaminprotein einen Effekt. QF2D-2 könnte ein D-enantiomerer Peptidwirkstoffkandidat für SBMA oder im Optimalfall alle neun Polyglutaminfehlfaltungserkrankungen sein. A variety of neurodegenerative diseases is caused by protein misfolding. Such misfolding can be triggered by an elongated polyglutamine tract. The elongated polyglutamine tract destabilizes the protein and causes the usually intrinsically disordered protein part to refold into beta-sheet rich structures. Those structures favor amyloid aggregation. During the aggregation process, toxic structures form, inducing cell death and thereby neurodegeneration. Different types of neurons and brain regions are affected in the nine heritable polyglutamine diseases, depending on the mutated protein. For instance, an elongated polyglutamine tract in the androgen receptor causes spinal bulbar muscular atrophy (SBMA), in which the spinal cells of the anterior horn of lateral ventricle and therefore the motor neurons degenerate. To this day, there is no causative therapy for the nine polyglutamine misfolding diseases available. A therapeutic agent that stabilizes the native structure of the polyglutamine protein through binding the polyglutamine tract would be a promising approach. To find such polyglutamine ligands, a mirror image phage display was performed. In this method a D-enantiomeric target is presented to a phage library with randomized peptides fused into their capsid protein. Thereby, this method enables to identify D-enantiomeric peptide ligands of L-enantiomeric polyglutamine proteins. In contrast to L-enantiomeric peptide therapeutics, D-enantiomeric peptide compounds are metabolically more stable and less immunogenic. In this study mirror image phage display selections were performed with a D-enantiomeric general polyglutamine target and a D-enantiomeric fragment of the androgen receptor containing a polyglutamine tract. Several D-enantiomeric peptide compounds were identified this way and tested with respect to their aggregation inhibiting properties in Thioflavin T (ThT) experiments. QF2D-2, an all-D peptide compound that was selected on the androgen receptor fragment, decelerated the aggregation of the androgen receptor fragment with an elongated polyglutamine tract, even under seeding conditions. QF2D-2 also bound to the general polyglutamine protein in surface plasmon resonance (SPR) measurements and even decelerated its aggregation. QF2D-2 could be a D-enantiomeric peptide drug candidate for SBMA therapy or even all nine polyglutamine misfolding diseases.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie
Dokument erstellt am:	17.05.2022
Dateien geändert am:	17.05.2022
Promotionsantrag am:	01.03.2022
Datum der Promotion:	05.04.2022