Pyroglutamat-Modifikation von a-Synuclein bei humanen bei humanen Synucleinopathien

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Roßner
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547786666

Synucleinopathien sind eine heterogene Gruppe neurodegenerativer Erkrankungen des Menschen, die als gemeinsames pathologisches Merkmal Ablagerungen von unlöslichem, fehlgefalteten a-Synuclein (aSyn) aufweisen. Zu ihnen gehören die Parkinson-Krankheit (PD), die Lewy-Körper-Demenz (DLB) und die Multisystematrophie (MSA). Jede dieser klinischen Synucleinopathie-Entitäten weist definierte Charakteristika von Zelltyp- und Hirnregion-spezifischen aSyn-Ablagerungen auf. Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von post-translationalen Modifikationen die Struktur und die Aggregationseigenschaften des aSyn beeinflussen und damit an dem Ursprung und dem Voranschreiten dieser Erkrankungen beteiligt sein können. Wir haben jüngst eine neuartige Pyroglutamat (pE)-Modifikation von N-terminal verkürztem aSyn identifiziert, die mit der Bildung neurotoxischer aSyn-Oligomere assoziiert ist und von dem Enzym Glutaminylzyklase (QC) oder dessen Isoenzym isoQC katalysiert werden kann. In dem hier beantragten Forschungsvorhaben wollen wir die Hypothese überprüfen, dass verschiedene pE-modifizierte aSyn-Varianten – pE24-aSyn, pE62-aSyn und pE79-aSyn – bei den drei untersuchten Erkrankungen PD, DLB und MSA – definierte Charakteristika bezüglich der Zelltyp- und Hirnregionen-spezifischen aSyn Aggregation besitzen. Dafür steht hervorragend charakterisiertes humanes Hirngewebe zur Verfügung, das mit immunhistologischen und biochemischen Extraktionsmethoden untersucht wird, um verschiedene Aggregationsformen von pE-aSyn wie Oligomere und Fibrillen in löslichen und unlöslichen Gewebefraktionen zu identifizieren. Um diese Hypothese zu überprüfen, werden wir drei spezifische Fragestellungen adressieren. Frage 1: Gibt es Hirnregionen-spezifische Charakteristika bei der Bildung von pE-aSyn-Varianten? Falls ja; folgen diese bei allen drei untersuchten Erkrankungen einem gleichen Muster? Frage 2: Ist die Zelltyp-spezifische Bildung der verschiedenen pE-aSyn-Varianten gleich oder unterscheidet sie sich? Sind die pE-aSyn-Varianten mit QC oder isoQC kolokalisiert? Gibt es Unterschiede der Zelltyp-spezifischen Lokalisation der pE-aSyn-Varianten bei verschiedenen Synucleinopathien? Frage 3: Lassen sich die pE-aSyn-Varianten in oligomeren und fibrillären Aggregaten nachweisen? Wie groß ist der Anteil der pE-aSyn-Varianten in Aggregaten, die durch verschiedene Löslichkeit charakterisiert sind? Triggern pE-aSyn-Varianten die aSyn Aggregation in seed amplification assays? Die Beantwortung dieser Fragen sollte Schlussfolgerungen zur Beteiligung der pE-aSyn-Varianten an der Pathogenese humaner Synucleinopathien zulassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen