Mikroskopsystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Anlage wurde in den ersten 3 Jahren hauptsachlich zur Untersuchung der (sub-)zellulären Verteilung von Parkinson-assoziierten Genprodukten und Neurodegenerations-relevanten Proteinaggregaten und von Organellen genutzt. Es konnte in doppelt transfizierten HEK293-Zellen gezeigt werden, dass die G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinase 5 auf der Plasmamembran das wichtigste Parkinson-Protein, α-Svnuklein, am pathorelevanten Serin-129 phosphorylieren kann, welches sich im Zellkern anreichert. Bei der Entdeckung von Neuroinflammations-regulatorischen Eigenschaften des rezessiven Parkinson-Gens DJ-1 in Astrozyten wurden die Kontrollversuche für NF-KB Kerntranslokation sowie die wichtigen Experimente zum Nachweis der direkten, Stickoxidsynthase-abhängigen Neurotoxizität (Immunfluoreszenznachweis aktivierter Caspase-3 in MAP2-positiven Neuronen) von Dj-1-/- Astrozyten durchgeführt. Zudem konnte durch Kolokalisationsanalysen von Mitochondrien und Lysosomen in embryonalen Mausfibroblasten sowie in primären humanen Fibroblasten ein Einfluss von DJ-1 auf Mitophagie gezeigt werden. In den mechanistischen Untersuchungen des Einflusses des häufigsten rezessiven Parkinson-Genproduktes Parkin wurden Charakterisierungen der induzierbaren Parkin-Neuroblastomzellen durchgeführt und vor allem war die Anlage zentral bei der Aufklärung des autophagischen PINKI-regulierten Parkinvermittelten Abbaus von depolarisierten Mitochondrien, wofür neuartige Ubiquitinylierungen von VDACl als notwendig für einen p62-abhängigen Mitophagiemechanismus entdeckt wurden. Parkinson-assoziierte Mutationen in Parkin und PlNKl haben negative Auswirkungen auf diese Vorgänge. Schliesslich wurden grundlegende Immunfluoreszenz-Färbungen zur subnuklearen und zytosolischen Verteilung von TDP-43 durchgeführt, welches mit frontotemporalen Demenzen und Motoneuronkrankheiten kausal verknüpft ist. Zur funktionellen Validierung unserer neu entdeckten TDP-43 Ziel-RNA (HDAC6) wurden die Untersuchungen des Einflusses auf den Umsatz toxischer Proteinaggregate mit dieser Anlage durchgeführt. Zur Etablierung von in vivo Modellen sowohl für die PlNKI/Parkin-abhängige Mitophagie als auch für frontotemporale Demenzen wurden bislang zahlreiche „humanisierte" transgene C. elegans Stämme mittels Mikroinjektion generiert. Diese werden momentan detailliert charakterisiert und sind essentieller Bestandteil weiterführender Untersuchungen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Nuclear and neuritic distribution of serine-129 phosphorylated α-synuclein in transgenic mice. Neuroscience. 2009;160(4):796-804
Schell H, Hasegawa T, Neumann M, Kahle PJ
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Parkin protects mitochondrial genome integrity and supports mitochondrial DNA repair. Hum Mol Genet. 2009;18(20):3832-50
Rothfuss O, Fischer H, Hasegawa T, Maisel M, Leitner P, Miesel F, Sharma M, Bornemann A, Berg D, Gasser T, Patenge N
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Regulation of astrocyte inflammatory responses by the Parkinson's disease-associated gene DJ-1. FASEB J. 2009;23(8):2478-89
Waak J, Weber SS, Waldenmaier A, Görner K, Alunni-Fabbroni M, Schell H, Vogt-Weisenhorn D, Pham TT, Reumers V, Baekelandt V, Wurst W, Kahle PJ
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Knockdown of transactive response DNA-binding protein (TDP-43) downregulates histone deacetylase 6. EMBO J. 2010;29(1):209-21
Fiesel FC, Voigt A, Weber SS, Van den Haute C, Waldenmaier A, Görner K, Walter M, Anderson ML, Kern JV, Rasse TM, Schmidt T, Springer W, Kirchner R, Bonin M, Neumann M, Baekelandt V, Alunni-Fabbroni M, Schulz JB, Kahle PJ
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PINK1/Parkin-mediated mitophagy is dependent on VDAC1 and p62/SQSTM1. Nat Cell Biol. 2010;12(2):119-31
Geisler S, Holmström KM, Skujat D, Fiesel FC, Rothfuss OC, Kahle PJ, Springer W
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Reduced Basal Autophagy and Impaired Mitochondrial Dynamics Due to Loss of Parkinson's Disease-Associated Protein DJ-1. PLoS ONE. 2010;5(2):e9367
Krebiehl G, Ruckerbauer S, Burbulla LF, Kieper N, Maurer B, Waak J, Wolburg H, Gizatullina Z, Gellerich FN, Woitalla D, Riess O, Kahle PJ, Proikas-Cezanne T, Krüger R
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The PlNK1/Parkin-mediated mitophagy is compromised by PD-associated mutations. Autophagy. 2010;6(7):871-8
Geisler S, Holmström KM, Treis A, Skujat D, Weber SS, Fiesel FC, Kahle PJ, Springer W
