Pathophysiologie Adaptorprotein-Komplex 5 assoziierter hereditärer spastischer Paraplegie

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Andreas Hübner
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Humangenetik ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263893404

Als Axonopathien bezeichnet man neurodegenerative Erkrankungen, die sich primär an den langen Forstsätzen von Nervenzellen manifestieren. Bei hereditären spastischen Paraplegien (HSP) kommt es aufgrund der Degeneration absteigender kortikospinaler Nervenfasern zu einer progredienten Gangstörung. Die Genetik der HSP ist außerordentlich heterogen mit aktuell mehr als 50 bekannten unterschiedlichen Loci (SPGs). Im vorliegenden Projekt wollen wir die zellbiologischen Grundlagen der klinisch sehr ähnlich verlaufenden Formen SPG11, SPG15, und SPG48 aufklären, die alle im Zusammenhang mit dem erst kürzlich identifizierten Adaptorproteinkomplex-5 (AP5) stehen. Sowohl Zfyve26, mutiert bei SPG15, als auch Spatacsin, mutiert bei SPG11, kopräzipitieren mit dem AP5-Komplex, während das bei SPG48 mutierte AP5Z1 eine Untereinheit des AP5-Komplexes darstellt. Zwar ist die Funktion von AP5 weitgehend unklar, aufgrund von knockdown Untersuchungen wird aber vermutet, dass AP5 eine Rolle für den Proteintransport zu Lysosomen spielt. Von uns generierte SPG15-Knockout-Mäuse zeigen eine progrediente Gangstörung mit Ataxie, die mit einem Neuronenverlust im motorischen Kortex und einem weitgehenden Verlust von Purkinje-Zellen im Kleinhirn einhergeht. Als Hinweis auf eine Dysfunktion des endolysosomalen Systems haben wir eine Verschiebung Lamp1-positiver Hirnfraktionen zu höheren Dichten, eine veränderte Aktivität lysosomaler Enzyme in Hirnextrakten sowie eine intrazelluläre Ablagerung von autofluoreszierendem Material in Lamp1-positiven vesikulären Strukturen gefunden. Wir wollen nun den von uns vermuteten lysosomalen Defekt durch quantitative Vergleiche der lysosomalen Proteine von SPG15-Knockout- und Kontroll-Zellen weiter eingrenzen. Da wir auch eine Akkumulation autofluoreszierenden Materials in einer kürzlich von uns generierten SPG11-Knockout-Mauslinie beobachten, wollen wir diese in ähnlicher Weise charakterisieren. Um AP5-abhänigige und -unabhängige Defekte voneinander besser abgrenzen zu können, werden wir auch eine SPG48-knockout-Maus generieren. Durch den Vergleich dieser Mausmodelle sowie die Untersuchung des endolysosomalen Systems SPG15-, SPG11- und SPG48-defizienter Zellen erhoffen wir uns Einblicke in die Pathogenese AP5-assoziierter HSP-Formen und in die Funktionen des AP5-Komplexes.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen