Molekulare Grundlagen der Etablierung einer chronischen Prioninfektion
Final Report Abstract
Transmissible spongiforme Enzephalopathien werden durch Prionen ausgelöst, Krankheitserreger, die hauptsächlich aus misgefaltetem zellulärem Prion Protein bestehen und keine kodierende Nukleinsäure enthalten. Prionstämme unterscheiden sich in ihren klinischen und pathologischen Charakteristika in Inzuchtmauslinien. Es wird angenommen, dass die Erregerinformation in der speziellen Faltung der misgefalteten Prion Protein (PrPSc) Aggregate „kodiert“ wird. Die Umfaltung von zellulärem PrPC zu infektiösem PrPSc findet wahrscheinlich an der Zelloberfläche oder nach erfolgter Endozytose statt. Ob sich Prionstämme in ihren Mechanismen unterscheiden, in denen sie in die Zelle eindringen bzw. ob sie in den gleichen zellulären Kompartimenten replizieren, ist unbekannt. In dem hier geförderten Projekt sollte anhand geeigneter Zellkulturmodelle untersucht werden, welche Rolle endozytäre Transportwege für die Aufnahme, die Etablierung einer produktiven Infektion und für die Vermehrung von PrPSc in chronisch infizierten Zellen spielen. Hierzu wurden zunächst unsere Zellkulturmodelle weiter charakterisiert. In anschließenden Untersuchungen konnten wir zeigen, dass sich Prionstämme in ihrer Abhängigkeit von bestimmten zellulären Transportwegen während der unterschiedlichen Infektionsstadien stark unterscheiden. Es bestehen stammabhängige Unterschiede in den endozytischen Transportwegen, die für die Etablierung produktiver Infektionen notwendig sind. Dies deutet darauf hin, dass Prionstämme möglicherweise in unterschiedlichen zellulären Vesikeln replizieren. Für die weitere Charakterisierung der zellulären Prozesse während der Prioninfektion wurde das L929 Zellkulturmodell im 96 Lochplattenformat etabliert. Durch automatisierte Mikroskopie und komputergestützte Bildanalyse können Prioninfektionen auf Einzelzellbasis nachgewiesen werden. Zur Validierung unserer Ergebnisse aus dem Zellkulturmodell wurde der sogenannte POSCA etabliert, eine Methode zur Replikation von Prionstämmen in zerebellären Hirnschnitten, die ex vivo mit Prionen infiziert werden. Die von uns entwickelte Methode zur Antigendemaskierung erlaubt es uns, eine Prioninfektion mittels Immunfluoreszenz nachzuweisen. Unsere Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Prionstämmen. Die Etablierung von Hochdurchsatzverfahren sowie ex vivo Modellen für Prionreplikation ermöglicht es uns, zelluläre Prozesse weiter zu charakterisieren und die gewonnenen Ergebnisse in komplexen Gewebeverbänden zu validieren.
Publications
- (2011) Effect of hydrophobic mutations in the H2-H3 subdomain of prion protein on stability and conversion in vitro and in vivo. PLosOne 6, e24238
Hafner-Bratkovic, I., Gädtke, L., Ondracka, A., Veranic, P., Vorberg, I., Jerala, R.
- (2011) Proteosomal dysfunction and ER stress enhance trafficking of prion protein aggregates through the secretory pathway and increase accumulation of PrPSc. J. Biol. Chem. 286, 33942-33953
Nunziante, M., Ackermann, K., Dietrich, K., Wolf, H., Gädtke, L., Gilch, S., Vorberg, I., Groschup, M., Schätzl, H.
- (2012) Creutzfeldt- Jakob-Disease and mad cows: lessons learnt from yeast cells. Swiss Med Wkly 142:0
Hofmann, J., Wolf, H., Grassmann, A., Arndt, V., Graham, J., Vorberg, I.
(See online at https://doi.org/10.4414/smw.2012.13505) - (2013). Cellular aspects of prion replication in vitro. Viruses 5, 375-405
Grassmann, A., Wolf, H., Hofmann, J., Graham, J. and Vorberg, I.
(See online at https://doi.org/10.3390/v5010374) - (2013). Life cycle of cytosolic prions. Prion, 7: 369-77
Hofmann, J. and Vorberg, I.
(See online at https://doi.org/10.4161/pri.26414)
