Dokument: Funktion und Clearance von Konformeren des Prion Proteins
| Titel: | Funktion und Clearance von Konformeren des Prion Proteins | |||||||
| Weiterer Titel: | Function and Clearance of Conformers of the Prion Protein | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8334 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20080707-093320-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Muyrers, Janine [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Carsten Korth [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Das Prion Protein, PrPC, ist einzigartig, da es in verschiedenen stabilen Konformationen vorkommt. Eines dieser Konformere, das PrPSc ist mit transmissiblen neurodegenerativen Erkrankungen, den Prionen-Erkrankungen von Mensch und Tier assoziiert. Diese Form hat die außergewöhnliche Eigenschaft normales Wirts PrPC in die pathogene Konformation PrPSc zu konvertieren. Die Funktion des normalen Prion Proteins (PrPC) ist bislang unbekannt, da sehr gegensätzliche Funktionen postuliert wurden (toxisch und protektiv). Dies lässt sich durch die Tatsache erklären, dass PrPC in drei verschiedenen stabilen topologischen Formen vorkommt. Dem secPrP (sekretorischen PrP), das über einen GPI Anker mit der Plasmamemban verbunden ist, und den zwei Transmembranformen, dem CtmPrP (transmembranen PrP mit lumenalem C-Terminus), und dem NtmPrP (transmembranen PrP mit lumenalem N-Terminus), die unterschiedliche Funktionen besitzen.
In dieser Arbeit konnte mit Hilfe der konformationsspezifischen Antikörper 19B10 (NtmPrP spezifisch) und 19C3 (CtmPrP spezifisch) erstmalig die Heterogenität von PrPC in vivo gezeigt werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass der Antikörper 19C3 das aus dem kalten Proteaseverdau resultierende resistente Fragment von CtmPrP, aber nicht das des C1 Fragments von PrPC bindet. Dies ermöglicht es uns erstmals, die beiden Formen eindeutig voneinander zu unterscheiden. CtmPrP, für das zuvor gezeigt werden konnte, dass es Neurotoxizität vermittelt, konnte überraschenderweise in kleinen Mengen im Gehirn von Wildtyp Mäusen detektiert werden, was eine physiologische Funktion nahe legt. Für NtmPrP konnte gezeigt werden, dass es differenzierungsabhängig herunterreguliert und altersabhängig hochreguliert wird, und es ausschließlich intrazellulär lokalisiert ist. Des weiteren konnten die beiden Mitglieder der Retikulon Familie RTN3a und RTN4B von denen bekannt ist, dass sie eine Rolle beim Neuritenwachstum, dem Vesikeltransport und der Pathogenese der Alzheimer Erkrankung spielen, als spezifische Interaktionspartner von NtmPrP identifiziert werden. Bei der Untersuchung zellulärer Mechanismen, welche die Expression verschiedener Konformere regulieren, wurde der mTOR Signalweg als entscheidend für das Vorhandensein von PrPSc identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass α-Tocopherol Succinat über den mTOR vermittelten Signalweg die Menge von PrPSc beeinflusst, da Rapamycin, der spezifische Inhibitor der Kinase mTOR, die Wirkung von α- Tocopherol Succinat antagonisierte. Der gleiche antagonisierende Effekt auf α- Tocopherol Succinat konnte durch die Überexpression des genetischen Analogons von Rapamycin, der dominant negativen Mutante von Rheb, einer mTOR regulierenden GTPase, erzielt werden. Die kombinierte Überexpression der dominant negativen Mutante von Rheb mit Epitop markierten PrP konnte zudem zeigen, dass der mTOR abhängige Signalweg einen Einfluss auf die Konversion von PrPc zu PrPSc hat. Zusammenfassend konnte mit Hilfe neuartiger, monoklonaler Mausantikörper gegen verschiedene PrP Konformere gezeigt werden, dass diese verschiedene, zelluläre Funktionen erfüllen, wobei CtmPrP mit Zelltod und NtmPrP mit neuronaler Differenzierung assoziiert ist. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass der mTOR Signalweg bedeutend in der Regulierung des PrPSc Vorkommens ist und als pharmakologisches Ziel der Tocopherole definiert werden konnte.The prion protein, PrP, is unique since it can exist in several stable conformations ("conformers"). One of these conformers, PrPSc, is associated with prion disease, transmissible neurodegenerative diseases of humans and animals. This form has the exceptional ability to convert normal host PrPC into the pathogenic PrPSc conformation. The function of normal PrP is still unknown and controversial functions of PrP (toxic and protective) have been proposed. These results could be explained by the fact that PrPC itself can also adopt several stable conformations, i.e. secretory GPI-anchored secPrP and the two transmembrane isoforms NtmPrP (N-trans transmembrane) and CtmPrP (C-trans transmembrane). In this thesis, proof for the heterogeneity of PrPC in vivo was demonstrated by utilizing two conformation specific monoclonal antibodies 19B10 (NtmPrP specific) and 19C3 (CtmPrP specific) for conformer characterization. Furthermore, I showed that the ability of the antibody 19C3 to detect the cold protease resistant fragment of CtmPrP, but not of the C1 fragment of PrPC, enables the clear distinction between both forms. CtmPrP, previously assumed only to mediate neurotoxic signaling was surprisingly detected in small amounts also in the brain of wild typ mice suggesting a physiological function. NtmPrP was demonstrated to be differentiation-dependend down and age-dependend upregulated and localized intracellularly. In addition, two members of the reticulon family (RTN3a and RTN4b) known to play a role in neurite outgrowth, vesicle trafficking and the pathogenesis of Alzheimer´s disease were identified as specific interaction partners for NtmPrP. When investigating the cellular mechanisms regulating differential conformer expression, the mTOR pathway was identified to be critical for PrPSc presence. It was shown that α-tocopherol succinate reduced the amount of PrPSc via the mTOR mediated pathway since rapamycin the specific inhibitor of the kinase mTOR antagonised the effect of α-tocopherol succinate. A similar antagonizing effect on α-tocopherol succinate was observed by overexpression of a dominant negative mutant of the mTOR activating GTPase rheb (rhebS20N). The combined overexpression of rhebS20N together with an epitope tagged PrP showed that the mTOR dependent pathway influences the conversion of PrPc into PrPSc. In conclusion, by using novel mABs to PrP conformers, these could be demonstrated to perform different cellular functions with CtmPrP being associated with cell death and NtmPrP being associated with neuronal differentiation. The mTOR signal pathway was shown to critically regulate the presence of PrPSc and defined as a pharmacological target of the tocopherols. | |||||||
| Rechtliche Vermerke: | Aus patentrechtlichen Gründen bis 31.01.2009 gesperrt. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 02.02.2009 | |||||||
| Dateien geändert am: | 03.07.2008 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 30.05.2008 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.06.2008 |
