Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Funktionelle Analyse der Rolle von p62/Sequestosome-1 in Proteinaggregationskrankheiten

Kurzfassung

Der Umgang von Zellen mit fehlgefalteten Protein ist von signifikanter Bedeutung in einer Vielzahl von Erkrankungen, die durch die Akkumulierung abnormaler Proteinaggregate gekennzeichnet und zusammenfassend als "Proteinaggregationserkrankungen" bezeichnet werden. Diese beinhalten unter anderem neuronale Lewy-Körper in der Parkinson'schen Krankheit, neurofibrilläre Ablagerungen in der Alzheimer’schen Krankheit, TDP-43-Aggregate in amyotropher Lateralsklerose und Mallory-Denk-Körper (MDBs) in Steatohepatitis und anderen chronischen Lebererkrankungen. Als Ausdruck ihrer gemeinsamen Pathogenese zeigen diese Einschlüsse, neben dem krankheitsspezifischen Protein-“Rückgrad”, häufig Analogien in ihrer molekularen Zusammensetzung, insofern sie alle das multifunktionale Stressadaptorprotein protein p62/Sequestosome-1 und Ubiquitin als konstante Bestandteile enthalten. Darüber hinaus teilen diese pathologischen Aggregate die strukturelle Gemeinsamkeit einer (amyloid-ähnlichen) Cross-β-Faltblatt-Konformation. Der Fokus dieser Studie liegt auf der Funktion von p62 in der Bildung von MDBs. Diese sind die am besten studierten, hepatozellulären Proteineinschlüsse in zahlreichen chronischen Lebererkrankungen, insbesondere Steatohepatitis, chronischer Cholestase und hepatozellulärem Karzinom. Um die Rolle von p62 in der Bildung von MDBs zu erforschen, haben wir Knockout-Mäuse generiert, bei denen p62 im gesamten Körper (p62-/-) oder spezifisch in Hepatozyten (p62hep-/-) nicht exprimiert wird, und diese DDC ausgesetzt, um die Bildung von MDBs zu induzieren. Die untersuchten Schlüsselfragen waren, ob p62 die Bildung von MDBs initiiert, verstärkt oder inhibiert und deren Stabilität und Degradation beeinflusst. Ein weiterer Aspekt dieser Studie war es zu verstehen, wie p62 ähnlich wie bei Autophagy-Defizienz die Leberschädigung im DDC-Modell moduliert. Außerdem wurde untersucht, wie die Domänen von p62 die Bindung unterschiedlicher Komponenten der Aggregatbildung regulieren. In Abwesenheit von p62 entstanden kleine und granuläre MDBs, die nicht in der Lage waren, zu größeren und kompakteren MDBs heranzureifen. Das Fehlen von p62 beeinträchtigte die Bindung anderer Proteine wie NBR1, Hsp25 und K17 an die MDBs. Darüber hinaus veränderte der Verlust von p62 die zellulären Verteidigungsmechanismen durch das Herunterregulieren von Nrf2-Zielgenen während chronischer Schädigung. Während der Erholung sank die Anzahl an p62-freien MDBs rapide mit einer gleichzeitigen Abnahme vernetzter, ubiquitinierter Proteine. Weiters haben wir eine funktionell relevante zweite Isoform des humanen p62 mit fehlender PB1-Domäne identifiziert. Das Fehlen der SH2-Region der PB1-Domäne in dieser zweiten Isoform führt zur Ausbildung einer Cross-β-Faltblatt-Struktur, die es p62 ermöglicht, ohne Ubiquitin progressiv Aggregate mit primären Komponenten von Proteininklusionen zu bilden.
Die Ergebnisse deuten auf eine essentielle Role von p62 in der Reifung und Stabilisierung von MDBs hin. Die Daten zeigen, dass Keratine die zentralen Proteine in der Bildung von MDBs sind, die in Steatohepatitis und hepatozellulärem Karzinom über zwei unterschiedliche Wege zur Bildung p62-enthaltender Proteinaggregate erfolgen kann . Weiters bieten die interessanten neuen Erkenntnisse, dass eine natürliche Variante von p62 eine Cross-β-Faltblatt-Konformation annehmen und in Abwesenheit von Ubiquitin progressiv Aggregate bilden kann, einen neuen Ansatzpunkt zur Erforschung der Rolle von p62 in unterschiedlichen Proteinaggregationserkrankungen.

Schlagwörter

p62, Mallory-Denk Körper, Keratin 8 und 18, Proteinaggregationskrankheiten

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2016

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