Proteasom* Funktion und Kennedy Syndrom (SBMA)

Transkript

1 Proteasom* Funktion und Kennedy Syndrom (SBMA) Vorgetragen durch: Lenore K. Beitel, Ph.D. Forschungswissenschaftlerin Lady Davis Institute for Medical Research Montreal, Canada * Begriffsbedeutung siehe Fachbegriffe

2 Wissenschaftler und Kennedy Syndrom

3 Androgenrezeptor-Forschung CAG Repeats Kennedy Syndrom Androgen- unempfindlichkeit Keimbahn Mutationen Prostatakrebs CAG Repeats

4 Androgenrezeptor Gen und Protein Gen (Xq11-12) 5' Exon 1 (CAG) n ' Protein (Gln) n N-terminal DNA Androgen Bindungsbereich o Erforderlich für normale männliche Entwicklung o AR reguliert Expression* bestimmter Gene als Reaktion auf Androgene (CAG Glutamin = Gln = Q) * Begriffsbedeutung siehe Fachbegriffe

5 Androgenrezeptor Gen und Protein Gen (Xq11-12) 5' Exon 1 (CAG) n ' Protein (Gln) n N-terminal DNA Androgen Bindungsbereich o Erforderlich für normale männliche Entwicklung o AR reguliert Expression bestimmter Gene als Reaktion auf Androgene (CAG Glutamin = Gln = Q)

6 Hypothese vom Funktionsgewinn Keine andere AR-Mutation verursacht den Verlust von Motoneuronen. Folglich ist das polygln-erweiterte AR-Protein schädlich für bestimmte Motoneuronen, da es eine Funktion erzielt (gains a function(s)) 20Q LBD 50Q LBD DBD DBD

7 Was ist ein Proteasom? o Ein Recycling-Behälter für die Zelle, um Proteine loszuwerden, die sie nicht brauchen kann o Proteine, die recycelt werden sollen, werden mit Ubiquitin* (Ub) markiert Protein UbUbUb Ub Ub ATP Ub * siehe Fachbegriffe Proteasom Ciechanover, Hershko & Rose, Nobel Prize in Chemistry 2004 Peptide

8 Hypothese: Der Androgenrezeptor, besonders die erweiterte Form, könnte ein guter Träger für die Transglutaminase (TG) sein o TG bildet stabile Isopeptid-Bindungen zwischenglutaminen and Lysinen o Kann sowohl inter- als auch intramolekulare Bindungen bilden Protein Transglutaminase Gln~Lys Prot. Gln Lys ( Protein o Vernetzung könnte zur Aggregatbildung beitragenoder die Zellfunktion beeinflussen

9 AR ist ein Träger für TG 0Q 20Q 50Q * * * TG: kda Protein Gln~Lys Prot. N-terminal Fragmente a.a Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

10 Intramolekulare AR-Bindung gebildet durch TG 0Q 20Q 50Q kda * * * TG: Gln Lys ( Protein Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

11 Umgekehrte Hypothese Intra-molekular verbundene AR kann das Proteasom blockieren, damit beitragen zu neuronaler Fehlfunktion

12 Messung der Proteasom Funktion GFP u GFP u Hemmung ATP HEK-GFP u -1 + MG132 + TG Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

13 Messung der Proteasom Funktion GFP u GFP u Hemmung ATP HEK-GFP u -1 + MG132 + TG AR20Q +TG AR20Q AR20Q + TG Androgen Androgen Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

14 AR50Q induziert Proteasom- Fehlfunktion bei Anwesenheit von Androgenen und TG AR50Q + TG AR50Q AR50Q + TG Androgen Androgen HEK-GFP u -1 + MG132 + TG Inhibition of TG by cystamine prevents proteasome dysfunction Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

15 AR50Q induziert Proteasom- Fehlfunktion bei Anwesenheit von Androgenen und TG GFP u Hemmung AR50Q + TG AR50Q AR50Q + TG Androgen Androgen HEK-GFP u -1 + MG132 + TG Inhibition of TG by cystamine prevents proteasome dysfunction Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

16 TG-Isopeptid-Bindungen gefunden im Gehirn von Modell Mäusen normal SBMA Modell Maus Immunostaining with antibody to TG specific Nε (γ-glutamyl)- lysine isopeptide bonds in brain sections Mandrusiak LM et al. Hum. Mol. Genet. 12: , 2003

17 Ansatz: Proteasome werden blockiert durch querverbundene PolyGln-AR

18 Zusammenfassung TG querverbunden (vernetzt) mit polygln AR könnte ein Schlüsselereignis beim Kennedy-Syndrom sein: o Menschliches AR ist ein Träger(-substrat) für Transglutaminase o Androgen-abhängige Proteasom-Hemmung konnte in HEK-GFP u -1 Zellen mit AR50Q & TG beobachtet werden o TG Isopeptid Bindungsformation wurde in transgenen Mäusen beobachtet Neuronale Fehlfunktionen der Zellen könnten daraus resultieren, dass PolyGlnerweiterte, quervernetzte AR die ordnungsgemäße Proteasom-Funktion stören.

19 Danksagung Mark A. Trifiro, MD Lenore K. Beitel, PhD Lisa Mandrusiak, MSc Tom Scanlon Jason Southwell