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Authors: Endres, Kristina
Title: Proteolyse des Amyloid-Vorläufer-Protein-verwandten APLP2 durch alpha-Sekretasen
Online publication date: 28-Jun-2005
Language: german
Abstract: Die im Laufe der Evolution konservierte Genfamilie des Amyloid-Vorläufer-Proteins APP beinhaltet sowohl bei der Maus als auch beim Menschen die beiden APP-ähnlichen ProteineAPLP1 und APLP2. Ziel dieser Arbeit war es, die proteolytische Prozessierung des APLP2 zu charakterisieren und die beteiligten Proteasen aufzuzeigen. Ausgehend von Stimulations- und Inhibitionsversuchen wurde die Metzincin-Familie der Metalloproteinasen als APLP2-Proteasen identifiziert. Durch Überexpression von ADAM10 und TACE (ADAM17) konnten zwei wichtige Prozessierungs-Enzyme des APLP2 charakterisiert werden. Damit wurde zum ersten Mal eine α-Sekretase-ähnliche Enzymaktivität analog zu der Spaltung des APP an APLP2 beschrieben. Untersuchungen an ADAM10-transgenen Mäusen bestätigten die proteolytische Prozessierung des APLP2 in vivo. Durch die Untersuchung neuronaler Differenzierung mit Retinsäure und Apoptose in Neuroblastoma-Zellen gelang der Nachweis einer funktionellen Koregulation von APLP2 und seiner Protease ADAM10, die zu einer erhöhten Freisetzung des neurotrophen löslichen APLP2 bei der Differenzierung und zu einer Reduktion bei Apoptose führt. In den Gehirnen von Alzheimer-Patienten gibt es sowohl Hinweise auf einen gestörten Vitamin A Metabolismus als auch auf verstärkte apoptotische Vorgänge, so dass hier erstmalig eine Verknüpfung der APLP2- Proteolyse mit zwei pathogenen Prozessen des Morbus Alzheimergezeigt werden konnten. Eine therapeutische Aktivierung der α-Sekretasen hätte die verstärkte Bildung von neurotrophem APPsα und APLP2s zur Folge. Es bestünde jedoch gleichzeitig die Gefahr von Nebenwirkungen durch die Spaltung weiterer Substrate wie der Notch-Rezeptoren oder des Prionenproteins. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Notch-1 prinzipiell ein Substrat für ADAM10 darstellt, die Auswirkungen in vivo jedoch begrenzt und altersabhängig sind. Für das Prionenprotein ergab sich keine direkte Beeinflussung durch eine Spaltung, sondern vielmehr eine Expressionsminderung durch die Überexpression von ADAM10 in Mäusen. Die Inkubationszeit bei der Prionenerkrankung hängt von der Menge des endogenen zellulären Prionenproteins ab. Daher ergibt sich aus einer Steigerung der α-Sekretase-Aktivität eine potentielle Prävention gegenüber einer Infektion mit der pathogenen Scrapie-Form des Prionenproteins.
The evolutionary highly conserved APP gene family consists of APP and the APP-like proteins APLP1 and APLP2 in mice as well as in humans. The aim of this doctoral thesis was to characterize the proteolytical processing of APLP2 and to identify the participating proteinases. Stimulatory and inhibitory experiments demonstrated that members of the metzincin family of metalloproteinases act as APLP2 cleaving enzymes. By overexpression of either ADAM10 or TACE (the APP-processing -secretases) both were shown to be responsible for APLP2-proteolysis. Investigations concerning ADAM10-transgenic mice confirmed these findings in vivo. A functional coregulation of APLP2 and ADAM10 in neuroblastoma cell lines led to enhanced secretion of neurotrophic APLP2 during differentiation and to a reduction during apoptosis. Because in the brains of Alzheimer’s patients impaired vitamin A metabolism as well as enhanced apoptosis is observed, these findings link APLP2-proteolysis to pathogenic processes of the disease. Activating the -secretases by therapeutic approaches would result in increased amounts of neurotrophic APPs and APLP2s. In parallel the cleavage of other potential substrates like the notch receptors or the prion protein might be elevated and therefore cause side effects. Within this doctoral thesis Notch-1 was identified as a substrate of ADAM10 but in vivo the cleavage was limited and depending on the age of experimental animals. For the prion protein a direct processing was not found but overexpressed ADAM10 reduced the over all expression of the protein. Because the incubation time of scrapie-like infections strongly depends on the amount of endogenous cellular prion protein the activation of the -secretase ADAM10 might therefore bear a prevention against prion diseases.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3825
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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