Entwicklung eines Ansatzes zur Therapie neurodegenerativer Erkrankungen auf Basis von RNA-Interferenz am Beispiel der Prionerkrankungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die im Förderzeitraum gewonnen Daten zeigen, dass die cGMP/PKG‐Signalkaskade effizient an der Regulation von verschiedenen zellulären Ereignissen beteiligt ist, die direkt oder indirekt die Prozessierung von APP beeinflussen. Diesbezüglich konnte mit dieser Arbeit erstmalig eine PKG‐ vermittelte Phosphorylierung von GSK3 in humanen neuralen Zellen (SH‐SY5Y Neuroblastom‐Zelllinie) demonstriert werden. Dabei wird GSK3α an Ser21 und GSK3β an Ser9 phosphoryliert, was eine Inhibierung des Enzyms zur Folge hat. Diese inhibitorische Phosphorylierung ist PI3K‐unabhängig und deutet auf eine direkte PKG/GSK3‐Interaktion in diesen Zellen hin, wie bereits in Osteoblasten gezeigt. Eine Verbindung zwischen GSK3‐Inhibition und reduzierter Aβ‐Freisetzung konnte bereits gezeigt werden. In SH‐SY5Y Zellen, welche APPswe exprimieren, wurden ebenso sowohl eine reduzierte Aβ‐Sekretion als auch geringere sAPPβ und β‐CTF Level nach GSK3‐Inhibition durch AR‐014418 detektiert. Eine Behandlung mit cGMP führte jedoch zu einer erhöhten Aβ‐Sekretion, leicht erhöhtem sAPPα und β und leicht reduzierter holoAPP‐Expression. Die pharmakologische GSK3‐Inhibition und die cGMP‐vermittelte Phosphorylierung und damit Inhibierung von GSK3 führen also zu unterschiedlichen Ergebnissen, was darauf hindeutet, dass die Regulation der APP‐Prozessierung durch die cGMP/PKG‐Signalkaskade und GSK3 auf unterschiedlichen Wegen erfolgen kann. Wird in diesen Zellen PKGIα/β überexprimiert, führt cGMP‐Behandlung zu GSK3‐Phosphorylierung und einer Zunahme der APP‐Expression sowie dessen gesamter Prozessierung. PKGII‐Expression führt zu einer schwächeren cGMP‐vermittelten GSK3‐Phosphorylierung, jedoch zu einer deutlichen Erhöhung von sAPPα, was auf eine erhöhte Aktivität der α‐Sekretase und damit auf eine non‐amyloidogene Ausrichtung der APP‐Prozessierung hindeutet. Die verschiedenen PKG Isoformen scheinen also unterschiedliche Funktionen zu haben. PKGII ist über eine N‐terminale Myristoylierungsstelle an der Membran verankert, dort wo sich ebenfalls APP befindet. Diese örtliche Nähe hat möglicherweise Einfluss auf die Prozessierung. Zudem wäre eine PKG‐abhängige Modulierung des Membrantransports denkbar. Eine Reduktion der GSK3α‐Expression führt zu einer erhöhten APP‐Expression mit dessen gesamter Prozessierung, in Übereinstimmung mit PKGIα/β‐überexprimierenden Zellen. Da unter anabolischen Bedingungen GSK3 durch PI3K/Akt deaktiviert ist, könnte auch in unserer Studie die Deaktivierung von GSK3, insbesondere GSK3α, zu einem generellen Anstieg der zellulären Aktivität, und damit auch von APP, führen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2006). Lentivector‐mediated RNAi efficiently suppresses prion protein and prolongs survival of scrapie‐infected mice. J Clin Invest 116, 3204‐3210
Pfeifer, A., Eigenbrod, S., Al‐Khadra, S., Hofmann, A., Mitteregger, G., Moser, M., Bertsch, U., and Kretzschmar, H.
