Monitoring alpha-synuclein aggregation and transmission in an in vivo model of Parkinson’s disease

Prasad, Vibha; Schulz, Jörg B. (Thesis advisor); Marquardt, Till (Thesis advisor)

Aachen (2020)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Morbus Parkison (MP) ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung. Die Krankheit ist durch das Vorhandensein von Proteinakkumulationen, den sogenannten Lewy-Körperchen und Lewy-Neuriten in bestimmten Neuronen charakterisiert. Diese Lewy-Körperchen und Lewy-Neuriten bestehen hauptsächlich aus dem synaptischen Protein alpha-Synuclein. In dem hier beschriebenen Projekt wurde der Effekt bestimmter Substanzen auf das Aggregationsverhalten von alpha-Synuclein untersucht. Hierzu wurde die sogenannte Bimolekulare Fluoreszenz Komplementation (BFK) verwendet. BFK beruht auf dem Prinzip der Rekonstitution eines fluoreszierenden Proteins aus zwei nichtfluoreszierenden Bestandteilen. Werden die nicht-fluoreszierenden Bestandteile jeweils an den N- bzw. C-terminus von alpha-Synuclein gekoppelt, so führt die antiparallele Aggregation von alpha-Synuclein zur BFK. Eine Zunahme des Fluoreszenz-Signals bedeutet somit eine verstärkte Aggregation von alpha Synuclein. Die Behandlung von Fliegen mit Proteasom- und Autophagieinhibitoren resultierte im Vergleich zu Kontrollen in einer deutlichen Erhöhung der Fluoreszenz Signale. Die Behandlung der Fliegen mit Schwermetallionen und oxidativen Stressverursachenden Agentien hatte nur einen geringen Effekt auf die alpha-Synuclein Aggregation. Im Gegensatz dazu führte eine erhöhte Phosphorylierung von alpha-Synuclein zu erhöhter Aggregation und Toxizität des Proteins. Die Progression des MP ist durch die Transmission der Pathologie (Auftreten von alpha-Synuclein Aggregaten) in miteinander verbundenen neuronalen Strukturen gekennzeichnet. Die Progression des MP ist durch die Transmission der Pathologie(Auftreten von alpha-Synuclein Aggregaten) in miteinander verbundenen neuronalenStrukturen gekennzeichnet. Nach Expression von BFK alpha-Synuclein insogenannten "pigment dispersing factor" (pdf) Neuronen konnte multimerisiertes (fluoreszentes) alpha-Synuclein außerhalb der pdf-Neurone nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die neuronale Aktivität für die Transmission von alpha-Synuclein von entscheidender Bedeutung ist und dass die Expression von alpha-Synuclein die Funktion der pdf-Neurone in dem genutzten invivo Modell negativ beeinflusst. Die hier ermittelten Daten haben folglich Relevanz, da sie zum Verständnis des MP hinsichtlich der Transmission und Aggregation von alpha-Synuclein beitragen.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Neurobiologische Forschung [164310]
• Fachgruppe Biologie [160000]
• [535000-2]