Molekulare und funktionelle Charakterisierung von Proteasedefekten, die mit neurodegenerativen Erkrankungen im Kindesalter assoziiert sind

• Applicant: Professor Dr. Robert Steinfeld
• Subject Area: Pediatric and Adolescent Medicine
• Term: from 2008 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 71002056

Der Funktionsausfall unterschiedlicher lysosomaler Proteasen kann zu einer Neurodegeneration des Gehirns führen und mit der Akkumulation von charakteristischen Lipopigmenteinschlüssen in den Lysosomen einhergehen. Die hieraus resultierenden Erkrankungen werden zu den neuronalen Ceroid-Lipofuszinosen (NCL) gezählt. Beim Menschen führen Defekte der Tripeptidyl-Peptidase I (TPP-I) oder von Cathepsin D (CatD) zu einem fortschreitenden bereits im Kleinkindesalter beginnenden Verlust der motorischen und kognitiven Fähigkeiten sowie der Sehkraft. Im Tiermodell führen zusätzlich zum TPP-I- oder CatD-Defekt ein kombinierter Verlust von Cathepsin B und L sowie ein Ausfall von Cathepsin F zu einer NCL-ähnlichen Erkrankung. Allen NCL-Formen gemeinsam ist der selektive Untergang neuronaler Zellen und retinaler Rezeptorzellen, der sich als kortikale und cerebelläre Hirnatrophie sowie retinale Degeneration manifestiert. Dabei ist bisher nicht verstanden, warum der Funktionsausfall ubiquitär exprimierter Proteasen zu einem spezifisch neurodegenerativen Krankheitsbild führt. Im beantragten Projekt sollen die spezifisch neurodegenerativen Mechanismen, die aus einer Protease-Defizienz resultieren, untersucht werden. Neu entdeckte Protease-Mutanten sowie andere mit einer NCL-Erkrankung assoziierte mutante Proteine sollen exprimiert und ihre vollständigen oder partiellen Funktionsverluste charakterisiert werden. Weiterhin soll die Wirkung der Protease-Defizienz auf grundlegende zelluläre Vorgänge wie Teilungsrate, Energiehaushalt und Apoptoserate ermittelt werden. Schließlich sollen molekulare Interaktionspartner von TPP-I und CatD durch massenspektrometrische Analysen von Co-Affinitäts-gereinigten Proteinen identifiziert werden. Die Validität der identifizierten Interaktionen soll durch ergänzende Methoden wie Immunpräzipitation und Kolokalisation mittels Immunofluoreszenz-Mikroskopie belegt werden. Zur Klärung möglicher Interaktionen oder synergistischer Effekte von TPP-I und CatD sollen cln2 +/- Mäuse mit ctsd +/- Mäusen gekreuzt werden und die Auswirkungen auf Krankheitsverlauf und Überlebenszeit in den kombinierten Mausmodellen erforscht werden.

• DFG Programme: Research Grants