Identifizierung neuartiger extrazelluläre chaperone

• Antragstellerin: Dr. Della David
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429529297

Der Alterungsprozess ist der wichtigste Risikofaktor für neurodegenerative Erkrankungen, die durch die Ablagerung spezifischer Proteine als pathologische Aggregate charakterisiert sind. Studien mit dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans, einem weit verbreiteten Modellorganismus zur Erforschung des Alterns, zeigten kürzlich, dass die Ablagerung von irreversiblen Aggregaten nicht nur einige spezifische, krankheitsassoziierte Proteine betrifft, sondern dass ein umfangreicher Teil des Proteom sich während des normalen Alterungsprozesses verändert. Im vorliegenden Antrag konzentrieren wir uns auf die Identifizierung relevanter Mechanismen zur Aufrechterhaltung der extrazellulären Proteinhomöostase, oder Proteostase, während des Alterns. Verschiedenste neurologische Erkrankungen wie Alzheimer oder die systemische Amyloidose sind durch extrazelluläre Proteinablagerungen gekennzeichnet. Trotz umfangreicher Kenntnisse der intrazellulären Proteostase wissen wir aber relativ wenig über die Faktoren, welche die Proteostase im extrazellulären Raum regulieren. Erste Arbeiten in unserem Labor zeigen, dass mehrere sekretierte Proteine sich mit der Lebensdauer der Würmer anreichern. Dadurch konnten wir das erste C. elegans Modell entwickeln, welches uns erlaubt extrazelluläre Proteinablagerungen visuell zu betrachten und zu quantifizieren. Wir haben ein in vivo RNAi-Screening spezifisch für sekretierte Proteine durchgeführt. Ziel des Projektantrags ist nun die Charakterisierung der Top-Kandidaten zur Identifizierung neuer extrazellulärer Chaperone. Bisher wurden bei Säugetieren nur wenige extrazelluläre Chaperone identifiziert, die als ATP-unabhängige Holdasen fungieren. Diese binden extrazellulär an nicht-korrekt gefaltete Proteine, u.a. Amyloid-β, und unterstützen deren Abbau durch Makrophagen. Unter unseren 13 Top-Kandidaten als extrazelluläre Proteostase-Regulatoren besitzen sechs humane Orthologe und mehrere davon wurden im CSF nachgewiesen. Zuerst werden wir die humanen Orthologe auf deren Chaperon-Aktivität mit Standard in vitro Tests analysieren (Aim A). Danach werden wir untersuchen, ob diese einen Einfluss auf die Ablagerung von Amyloid-β-Aggregaten in ein transgenes Mäusemodell haben (Aim B).Mit dem vorliegenden Projekt möchten wir grundlegende Erkenntnisse gewinnen wie die extrazelluläre Qualitätskontrolle während des Alterungsprozesses und in neurodegenerativen Erkrankungen positiv beeinflusst werden kann. Veränderungen der Expressionslevel neuartiger extrazelluläre Chaperone könnten schlussendlich eine Strategie zum Verzögerung der Alzheimer-Krankheit sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen