Biogenese des Prion-Proteins

Prion-Erkrankungen sind tödlich verlaufende, neurodegenerative
Erkrankungen, die sporadischen, hereditären oder infektiösen
Ursprungs sein können. Die Missfaltung des zellulären
Prion-Proteins (PrPC) spielt eine zentrale Rolle bei der
Pathogenese. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei verschiedene
Themenbereiche bearbeitet: zum einen die Analyse der Faltung und
Maturierung krankheitsassoziierter Mutanten und zum anderen die
Wirkung einer Anti-Prion-Substanz auf die Biogenese von PrPC und
die Propagierung von infektiösem PrPSc. Hierfür wurden verschiedene
humanpathogene Mutanten, sowie andere Punkt- und Deletionsmutanten
in Maus-Neuroblastomzellen untersucht. Im ersten Teil dieser Arbeit
konnte gezeigt werden, dass zwei Mutationen, die Prion-Erkrankungen
beim Menschen hervorrufen (T183A und F198S), die Faltung und
Biogenese von PrP beeinträchtigen. Im Gegensatz zu PrPC, nehmen
diese Mutanten im ER spontan eine missgefaltete Konformation an und
erhalten weder eine komplexe Glykosilierung noch einen GPI-Anker.
Die missgefalteten Mutanten werden nicht durch eine ER-assoziierte
Degradierung eliminiert, sondern in ihrer High Mannose Form
sekretiert. Darüber hinaus können die sekretierten Formen von
benachbarten Zellen wieder aufgenommen werden. Diese Studie leistet
einen wichtigen Beitrag zur Klärung der Missfaltung von T183A und
F198S, welche offenbar mit einer Destabilisierung des hydrophoben
Cores von PrP assoziiert ist und verdeutlicht außerdem, dass ein
Zusammenhang zwischen der Faltung und den posttranslationalen
Modifikationen von PrP besteht. Der zweite Teil der Arbeit
konzentriert sich auf den Wirkungsmechanismus der
Anti-Prion-Substanz Suramin. Es konnte gezeigt werden, dass der
Effekt von Suramin auf einer Entfernung von PrPC von der
Zelloberfläche beruht. So induziert Suramin eine Missfaltung von
PrPC an der Plasmamembran, was eine anschließende Internalisierung
und rasche Degradierung zur Folge hat. Dabei sind Missfaltung und
Internalisierung zwei aufeinander folgende Prozesse, die von
unterschiedlichen Domänen von PrPC vermittelt werden. Während die
Suramin-induzierte Missfaltung vom proximalen Bereich des
C-Terminus abhängt, ist der N-Terminus für die Endozytose
verantwortlich. Diese Analyse verdeutlicht, dass in neuronalen
Zellen eine Qualitätskontrolle zur Entfernung missgefalteter
PrP-Formen von der Zelloberfläche besteht und liefert außerdem
einen entscheidenden Ansatz für die Entwicklung effizienterer
Anti-Prion-Strategien.