Nitrierung von Amyloid beta in der Alzheimer'schen Erkrankung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Alzheimer-Krankheit (AD) ist derzeit die häufigste altersbedingte neurodegenerative Erkrankung und betrifft weltweit 20-30 Millionen Menschen. Das Kardinalsymptom der Krankheit ist ein fortschreitender Gedächtnisverlust aufgrund der Degeneration von Nervenzellen und Synapsen in der Großhirnrinde und subkortikalen Regionen des Gehirns. Schlüssige Beweise unterstützen die Amyloid-Hypothese von AD, die besagt, dass die Produktion und Aggregation von Amyloid-β (Aβ) Peptiden im Gehirn eine kausale Rolle in der Pathogenese spielen. Histopathologisch ist AD charakterisiert durch die extrazelluläre Ablagerung des Amyloids β (Aβ) Peptids in senilen Plaques und intraneuronale Aggregation des Tau Protein. Darüber hinaus wurde eine chronische neuroinflammatorische Komponente beschrieben, die durch Mikro- und Astrogliose bezeichnet ist. Diese Reaktion wird durch Amyloid β (Aβ) Aggregation veranlasst, die eine angeborene Immunantwort im Gehirn und die Freisetzung von entzündlichen Mediatoren auslöst. Stickstoffmonoxid (NO) ist in der Lage, die Proteinfunktion zu beeinflussen, indem es posttranslationale Modifikationen wie Nitrosothiole, Nitrotyrosine und Dityrosine einführt. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Nitrierung von Tyrosin und die Dityrosinbildung in AD-Hirnen offensichtlich ist. Die Nitrotyrosin-Immunreaktivität war im neuronalen Zytoplasma der Großhirnrinde innerhalb von Regionen mit Neurodegeneration erhöht, während sie in den gleichen Hirnregionen von altersgleichen Kontrollen nicht nachweisbar war. Die Aktivierung der Stickstoffmonoxid-Synthase Typ 2 (NOS2) tritt bei der AD als Folge der entzündlichen Aktivierung von Mikroglia und Astrozyten auf. Die NOS2-abhängige NO-Bildung beeinflusst mehrere neuronale Funktionen durch posttranslationale Nitrosylierung von Cysteinresten. In unserer Studie haben wir die S-Nitrosilylierung in synaptosomalen Proteinen untersucht, die aus Mäusen und menschlichem Hirngewebe isoliert wurden. Dafür haben wir eine Kombination aus isobarer Markierung nitrosylierter Cysteine (iodoTMT) und der nanokapillaren Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (nanoHPLC MS/MS) verwendet. Alters-, Genotyp- und NOS2-abhängige Effekte auf die S-Nitrosylierung an Synaptosomen von Mäusen und Menschen wurden analysiert. Die Ergebnisse ermöglichen einen Vergleich der NOS2-abhängigen S-Nitrososynaptosomen-Proteine von AD-Mausmodellen und MCI- und AD-Fällen. Weiterhin sind Änderungen in der Nitrosylierung von Proteinen in Synapsen während des Alterns und im APP/PS1 Maus-Modell abhängig von NOS2. Dies unterstreicht die Relevanz von NOS2, da die Degeneration von Synapsen im Verlauf der Alzheimer-Erkrankung zu den frühesten symptomatisch wahrnehmbaren Veränderungen führt.
