Authors:	Langer, Andreas
Title:	Untersuchungen zur Induktion von Filopodien durch das Amyloid Precursor Like Protein 1 (APLP1), ein Mitglied der APP-Genfamilie
Online publication date:	19-Jun-2007
Year of first publication:	2007
Language:	german
Abstract:	Die Alzheimer Krankheit ist eine fortschreitendende Demenzerkrankung von der in Deutschland ca. 1,6 Millionen Menschen betroffen sind. Im Gehirn der Patienten finden sich sogenannte amyloide Plaques, deren Hauptbestandteil das Aβ-Protein ist. Dieses Peptid ist ein Spaltprodukt des APP-Proteins (engl. amyloid precursor protein). APP ist das namensgebende Mitglied der APP-Proteinfamilie zu der neben APP die beiden APP-Homologen APLP1 und APLP2 (engl. amyloid precursor like protein) gehören. Obwohl inzwischen über die pathologische Rolle dieser Proteinfamilie bei der Alzheimer Krankheit vieles bekannt ist, bleiben die physiologischen Funktionen dieser Proteine bisher größtenteils ungeklärt. Die vorliegende Arbeit beschreibt erstmals einen APLP1-spezifischen Effekt auf die Ausbildung von Filopodien. Sowohl das humane als auch das murine APLP1 induzierten nach transienter Überexpression die Bildung zahlreicher filopodialer Fortsätze auf der Membran von PC12-Zellen. Vergleichbare Resultate konnten mit beiden APLP1-Proteinen auch auf der Membran von embryonalen (E18.5), cortikalen Neuronen der Ratte gezeigt werden. Dass APLP1 einen derartigen Effekt auf Neuronen und PC12-Zellen zeigt, begründet die Annahme, dass APLP1 in vivo eine Funktion bei der Entwicklung und Differenzierung von Neuronen übernimmt. Anhand von Versuchen mit deletierten APLP1-Proteinen und APLP1/APLP2-Chimärproteinen konnte gezeigt werden, dass die von Exon 5 und Exon 6 codierten Bereiche des APLP1 für die Induktion der Filopodien essentiell sind. Unter Einbeziehung von in ihrer räumlichen Struktur bereits bekannten Domänen und aufgrund von Homologievergleichen der primären Aminosäuresequenz dieser Region mit entsprechenden Bereichen der APP- bzw. APLP2-Proteine wurde die wahrscheinliche Lage der Filopodien-induzierenden Domäne innerhalb des von Exon 6 codierten Bereiches diskutiert. Es konnte ferner gezeigt werden, dass die untersuchte Induktion von Filopodien durch die sogenannte α-Sekretierung moduliert werden kann. Unter den gewählten Versuchsbedingungen war nur membranständiges APLP1, nicht aber sekretiertes APLP1 in der Lage, Filopodien zu induzieren. Abschliessend wurden Ergebnisse gezeigt, die erste Einblicke in Signalkaskaden erlauben, die von APLP1 angesteuert werden und so die Enstehung der Filopodien auslösen. Bezüglich des primären Prozesses der Signalkaskade, der Bindung von APLP1 an einen bisher unbekannten Rezeptor, wurde die Möglichkeit diskutiert, ob APP oder APLP2 oder sogar APLP1 selbst als Rezeptor fungieren könnten. Die beobachteten Prozesse nach Überexpression von APLP1 entsprechen vermutlich einer physiologischen Funktion bei der Differenzierung von Neuronen, die mit der Interaktion einer extrazellulär gelegenen Domäne mit einem Rezeptor beginnt, die Aktivierung einer Signalkaskade zur Akrinreorganisation zu Folge hat und die Entstehung filopodialer Strukturen auslöst. Alzheimers disease (AD) is a progessive demetia dissease. Within the brain of AD patients so called amyloid plaques can be detected post mortem. These plaques consist of the β-amyloid peptide which is derived by processing of the amyloid precursor protein (APP). APP is the name giving member of the APP gene family. Beside APP there are 2 homologous proteins existing in mamals, the APLP1 and the APLP2 (amyloid precursor like protein). Research on the APP-family has been focused on generation of the β-amyloid peptide. Despite the wealth of studies regarding the physiological role of APP/APLP, there is little consensus about their function in vivo. This work describes for the first time an APLP1-specific effect on the induction of filopodia-like structurs in PC12-cells and cultured cortical neurons. The results implicate that APLP1 plays a critical role during development and differentiation of neurons. By the use of C-terminal and N-terminal deleted Proteins and by the use of chimaeric APLP1/APLP2-proteins the filopodia-inducing domain could be identified within the regions encoded by the APLP1 Exon 5 and Exon 6. Wereas Exon 5 may play a critical role in the conformation of the APLP1 protein the interacting aminoacids must be within the region of Exon 6. Further investigations reveal the effect of the α-secretion on the APLP1-induced formation of filopodia. Under chosen conditions only the membrane bound APLP1, but not the secreted (sAPLP1) could induce filopodia. Additional results show first insights in signal transducing processes of small G-proteins that might be involved in the signaling resulting in actin remodeling and the generation of filopodia by APLP1. The observed results after overexpression of APLP1 indicate a physiological function during the differentiation of neurons, which starts with binding of APLP1 to a so far unidentified receptor. This receptor must be able to transduce a signal into the cell which results in the formation of filopodia.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3335
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-13227
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen