Arbeitsgruppe Prof. Dr. Steffen Roßner

Nachweis von Mustern modifizierter Abeta-Peptide im Gehirn von Alzheimer-Patienten mit neuen monoklonalen Antikörpern​​

In dem Forschungsvorhaben soll die Hypothese geprüft werden, dass bestimmte Varianten von Abeta-Peptiden definierte Beiträge zur Entstehung und Progression der Alzheimerschen Erkrankung (AD) leisten. Die Ablagerung von Abeta-Peptiden in Amyloid-Plaques ist ein histopathologisches Charakteristikum der AD.

Es ist allerdings Konsens, dass nicht die Amyloid-Plaques, sondern deren Vorstufen, insbesondere Oligomere und Fibrillen von Abeta-Peptiden die Funktion von Neuronen beeinträchtigen und neurotoxisch wirken. Abeta-Peptide stellen eine heterogene Gruppe von Peptiden dar, die z.B. durch N-terminale Verkürzung und verschiedene andere post-translationale Modifikationen entstehen und sehr unterschiedliche biophysikalische und zellbiologische Eigenschaften besitzen. Die Beteiligung dieser Abeta-Varianten an der Initiierung und Progression des Krankheitsgeschehens ist nicht hinreichend untersucht. 

Wir wollen deshalb mit bereits vorhandenen und von uns neu zu entwickelnden monoklonalen Antikörpern in humanem Hirngewebe vergleichende immunhistochemische und biochemische Untersuchungen zum Auftreten von phosphorylierten, nitrierten, pyroglutaminierten sowie iso-Aspartat-modifizierten Abeta-Peptiden im Hirnparenchym und in den Gefäßen durchführen. Dafür wird Hirngewebe von präsymptomatischen und symptomatischen AD-Fällen mit dem von Kontrollen und Patienten mit vaskulärer Demenz und Lewy-Body-Demenz verglichen. Außerdem untersuchen wir transgene Mausmodelle und die Aggregationseigenschaften dieser Peptide und deren Neurotoxizität in primären Neuronenkulturen.

Die Untersuchungen sollen Hinweise erbringen, ob und ggf. welche posttranslational modifizierten Abeta-Varianten aufgrund ihres Verteilungsmusters im Hirn und ihrer spezifischen Toxizität an der Progression der AD maßgebend beteiligt ist.

​Arbeitsgruppe

• Prof. Dr. Steffen Roßner
• Dr. Maike Hartlage-Rübsamen
• Lara Tschaut​
• Sarah Schrempel

Partner

• Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, Molekulare Wirkstoffbiochemie und Therapieentwicklung, Halle/S. (Dr. Stephan Schilling)
• Universitätsklinikum Bonn (Prof. Dr. M. Heneka, Prof. Dr. J. Walter)​

Finanzierung

​Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) RO 2226/17-1

Enzymatische Regulation der CCL2-Bioaktivität bei neuroinflammatorischen Erkrankungen

Das Forschungsvorhaben fokussiert auf neuroinflammatorische Wirkungen, die vom C-C-Motiv Chemokin CCL2 vermittelt werden. Unsere Arbeitshypothese geht davon aus, dass die biologische Aktivität von CCL2 zur Rekrutierung von Monozyten/Makrophagen durch enzymkatalysierte post-translationale Modifikationen reguliert wird.

Einerseits initiiert N-terminaler proteolytischer CCL2-Abbau durch Dipeptidylpeptidase IV/CD26 (DP4) weitere Proteolyse und den Verlust der biologischen Aktivität von CCL2. Andererseits vermittelt die N-terminale Pyroglutamat-Modifikation von CCL2, die von den Glutaminylzyklasen QC und isoQC katalysiert werden kann, einen Schutz vor proteolytischem Abbau und eine Steigerung der biologischen Wirkung. Wir betrachten somit das Tandem der Enzyme QC/isoQC und DP4 als wichtige pro- und anti-inflammatorische Kontrollpunkte für die Modulation der Neuroinflammation, da sie spezifisch die biologische Aktivität von CCL2 regulieren und damit die funktionellen Konsequenzen neuroinflammatorischer Prozesse in vitro und in vivo beeinflussen.​

Wir wollen diese regulierten enzymatischen Prozesse in Knock-out Mäusen für QC, isoQC, DP4 und CCL2 untersuchen. Dabei wird einerseits das Überleben von primären Neuronen dieser Mauslinien in vitro nach ischämischen Bedingungen untersucht. Andererseits wird in vivo in einem inflammatorischen Ischämie-Modell die Aktivierung lokaler Mikroglia sowie die Infiltration peripherer Monozyten in das Infarktgewebe analysiert. Bei den dabei verwendeten knock-out Mäusen für QC, isoQC, DP4 und CCL2 werden zudem funktionelle Parameter wie Infarktgröße und neurologische motorische Defizite quantifiziert. Damit adressiert das Forschungsvorhaben einen wichtigen Aspekt der endogenen Modulation der Neuroinflammation durch enzymkatalysierte Prozesse, die auch bei einer Vielzahl neurologischer und neurodegenerativer Erkrankungen eine Rolle spielen können. Die zu erwartenden Ergebnisse können Anhaltspunkte für eine mögliche Anwendung derzeit bereits in der Klinik verwendeter Enzym-Inhibitoren bei neuroinflammatorischen Prozessen liefern.​

Arbeitsgruppe

• Prof. Dr. Steffen Roßner
• Dr. Corinna Höfling
• Dr. Ulrike Zeitschel
• Luise Ulrich
• Sina Burghardt
• Philippa Donkersloot
• Michael Opitz

Partner

• Klinik und Poliklinik für Neurologie (Prof. Dr. D. Michalski)
• Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, Molekulare Wirkstoffbiochemie und Therapieentwicklung, Halle/S. (Dr. S. Schilling)

Finanzierung

​Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) RO2226/15-1

Beteiligung von Glutaminylzyklasen an der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen​​

Es soll untersucht werden, ob es gemeinsame Entstehungswege für drei der häufigsten Hirnleiden, der Alzheimer-, Parkinson- und Huntington-Erkrankung, gibt. Bei diesen Krankheitsformen wird der Ausfall von Hirnfunktionen auf die Aggregation von jeweils unterschiedlichen Peptiden zurückgeführt.

Treten sie gehäuft auf, beeinträchtigen sie die Lebensprozesse von Nervenzellen nachhaltig oder führen sogar zu ihrem Absterben. Es wird vermutet, dass Glutaminylzyklasen (QCs) Peptide derart verändern, dass sie eine stärkere Aggregationstendenz aufweisen. Gezeigt wurde dies bereits für die Entstehung der als "senile Plaques" bezeichneten Abeta-Ablagerungen sowie für die besonders wichtigen kleineren zellschädigenden Vorstufen der Plaques im Hirngewebe von Alzheimer-Patienten. Mit den jetzt geplanten Untersuchungen sollen grundsätzliche Mechanismen der von Proteinablagerungen verursachten Erkrankungen des Gehirns erkannt und Wechselwirkungen zwischen den Krankheitsformen aufgedeckt werden. Das Ziel ist ebenfalls, neue Strategien zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen zu entwickeln. Dazu werden verschiedene experimentelle Modelle von isolierten Zellen bis hin zum Organismus untersucht, um Aspekte der durch Proteinaggregation induzierten Neurodegeneration zu simulieren.

Arbeitsgruppe

• Prof. Dr. Steffen Roßner
• Alexandra Bluhm
• Sarah Schrempel
• Dr. Maike Hartlage-Rübsamen

Partner

• Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, Molekulare Wirkstoffbiochemie und Therapieentwicklung, Halle/S. (Dr. Stephan Schilling)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Prof. Dr. S. von Hörsten)

Finanzierung

Universität Leipzig - Pre-Doc Award​

​Sind alpha-Synuclein-Fragmente neue Substrate der Glutaminylzyklase?​