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Parkinson Parkinson-ähnliche Ablagerungen im Zellkulturmodell verhindert

Autor / Redakteur: Dr. Ann-Kathrin Wenke / Dr. Ilka Ottleben

„Parkinson“ ist eine der häufigsten Erkrankungen des Gehirns und nach wie vor nicht ursächlich heilbar. Forschern ist es nun gelungen, die molekulare Bindung zweier Schlüsselmoleküle, ß-Glucocerebrosidase und LIMP-2, bei bestimmten genetischen Formen der Parkinson-Erkrankung zu entschlüsseln.

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Schematische Darstellung der Strukturübersicht: die ß-Glucocerebrosidase (grau) wird durch die Bindung an das verkürzte Peptidmolekül (rot) stabilisiert.
Schematische Darstellung der Strukturübersicht: die ß-Glucocerebrosidase (grau) wird durch die Bindung an das verkürzte Peptidmolekül (rot) stabilisiert.
(Foto/Copyright: Philipp Arnold, Biochemisches Institut/CAU)

Kiel – „Parkinson“ ist eine der häufigsten Erkrankungen des Gehirns und nach wie vor nicht ursächlich heilbar. Um geeignete Strategien für bessere Therapieoptionen zu finden, ist die umfassende Erforschung der molekularen Vorgänge in den Nervenzellen essentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Biochemischen Instituts, Medizinische Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), konnten nun in der Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen an den Universitäten Bielefeld und Chicago die molekulare Bindung zweier Schlüsselmoleküle, ß-Glucocerebrosidase und LIMP-2, bei bestimmten genetischen Formen der Parkinson Erkrankung entschlüsseln.

Bestimmte vererbbare Formen der Parkinson-Erkrankung im Fokus

Morbus Parkinson ist eine Erkrankung des zentralen Nervensystems, bei der sich in den Nervenzellen vermehrt ein bestimmtes Protein, α-Synuclein, ablagert. Bekannt sind vererbbare Formen der Parkinson-Erkrankung, bei denen Mutationen in einem Gen namens ß-Glucocerebrosidase mit der Erkrankung in Zusammenhang stehen. Bei Gesunden wird die ß-Glucocerebrosidase in bestimmte Bestandteile der Nervenzellen, die Lysosomen, transportiert und unterstützt den Abbau des für die Nervenzellen giftigen α-Synucleins. Durch Mutation wird das entsprechende Genprodukt, ein Enzym, bei Patientinnen und Patienten mit dieser Form der Parkinson-Erkrankung unzureichend gebildet. In den Lysosomen lagert sich deswegen vermehrt α-Synuclein ab. „Wir haben nach Hinweisen gesucht, um die ß-Glucocerebrosidase in den Lysosomen wieder zu erhöhen, um so möglicherweise die unerwünschten Ablagerungen zu verringern“, erklärt Professor Paul Saftig vom Biochemischen Institut der CAU.

Wichtige Grundlagenforschung für zukünftige Therapieoptionen

Die Forscherinnen und Forscher unter Leitung von Dr. Michael Schwake, der inzwischen an der Northwestern University in Chicago tätig ist, untersuchten deshalb das Transportprotein LIMP-2, das die ß-Glucocerebrosidase in die Lysosomen bringt. Die Biochemikerinnen und Biochemiker analysierten, wie genau die molekulare Bindung des Enzyms an seinen Transporter funktioniert. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse konnten sie dann ein kleines Fragment des Transporterproteins herstellen, das ausreichend groß ist, um das Enzym noch zu binden. „Mit Hilfe eines Zellkulturmodells konnten wir zeigen, dass dieses kleine Peptidmolekül es schafft, die ß-Glucocerebrosidase zu stabilisieren und so Parkinson-ähnliche Ablagerungen in Nervenzellen zu verhindern“, sagt Saftig. Diese Ergebnisse aus dem Bereich der Grundlagenforschung könnten nun als Anhaltspunkt dienen, um in weiterführenden Studien nach geeigneten Möglichkeiten für eine klinische Anwendung zu suchen.

Originalpublikation: Zunke, F., Andresen, L., Wesseler, S., Groth, J., Arnold, P., Rothaug, M., Mazulli, J.R., Krainc, D., Blanz, J., Saftig, P., Schwake, M. (2016) Characterization of the complex formed by β-glucocerebrosidase and the lysosomal integral membrane protein type-2. Proc. Natl. Acad. Sci. doi: 10.1073/pnas.1514005113

* Dr. A.-K. Wenke: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 24098 Kiel

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