Zelluläre Dysfunktionen in der Juvenilen Neuronalen Ceroid Lipofuszinose

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Guido Hermey
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425373668

Die Juvenile Neuronale Ceroid Lipofuszinose (JNCL) ist die häufigste neurodegenerative Erkrankung bei Kindern. Die ubiquitäre Akkumulation von autofluoreszierendem Material in Lysosomen kennzeichnet diese auf zellulärer Ebene. JNCL wird durch Mutationen im Gen CLN3 hervorgerufen. Deshalb ist die Erforschung des Transmembranproteins CLN3, dessen Funktion bisher unbekannt ist, für ein Verständnis der molekularen und zellulären Ursachen von JNCL von großer Bedeutung. Wir haben in Übereinstimmung mit anderen Arbeiten demonstriert, dass heterolog exprimiertes CLN3 vor allem in späten Endosomen und Lysosomen lokalisiert ist. Um die Hypothese zu testen, dass das Fehlen von CLN3 Dysfunktionen im lysosomalen autophagosomalen System hervorruft, haben wir in unseren Vorarbeiten CLN3 Knockout-Zellen generiert. Weiterhin haben wir Pen2, eine Untereinheit der γ-Sekretase, als Interaktionspartner von CLN3 identifiziert und konnten zeigen, dass beide Proteine co-immunpräzipitieren, in späten Endosomen und Lysosomen co-lokalisieren und co-transportiert werden. Um zu untersuchen, ob beide Proteine eine gemeinsame Funktion im lysosomalen autophagosomalen System besitzen und ob CLN3 die γ-Sekretase Aktivität modifiziert, haben wir isogene Pen2 Knockout-Zellen hergestellt. Wir konnten demonstrieren, dass die Expression von CLN3 keine Voraussetzung für die Aktivität der γ-Sekretase ist, während in Übereinstimmung mit anderen Studien in Pen2 Knockout-Zellen keine γ-Sekretase Aktivität nachzuweisen ist. Weitere Untersuchungen, welche die Prozessierung endogener γ-Sekretase Substrate adressieren, sollen nun folgen. Im Gegensatz zu diesen Unterschieden weisen beide Knockout-Zelllinien die gleiche verminderte Aktivität mindestens eines lysosomalen Enzyms und die gleiche erhöhte Bildung von Autophagosomen auf. Im Rahmen dieses Antrags sollen die beiden Knockout-Zelllinien weitergehend charakterisiert werden. Außerdem soll analysiert werden, welche in Patienten vorkommenden Mutationen den gleichen Phänotyp wie der Knockout hervorrufen. Das beschriebene Projekt vereint Untersuchungen zur zellulären Fehlfunktion von CLN3, dessen Mutationen einer sich im Kindesalter manifestierenden Neurodegeneration, JNCL, unterliegen und von Pen2, einer Untereinheit der γ-Sekretase, dessen veränderte Funktion zu einer neurodegenerativen Erkrankung Erwachsener, Morbus Alzheimer, führen kann. Somit können diese Studien zu einem besseren Verständnis der zellulären Mechanismen, welche neurodegenerativen Erkrankungen zu Grunde liegen, beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen