Untersuchungen zur Aggregation des ALS-relevanten TDP-43(307-347)

Abstract

Hiermit versichere ich, Vanessa Reusche, dass ich meine Arbeit mit dem Titel "Untersuchungen zur Aggregation des ALS-relevanten " selbstständig und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Quellen und Hilfsmittel verfasst habe. Die Arbeit wurde bisher weder an der Universität Göttingen noch andernorts zur Begutachtung eingereicht. Göttingen, Januar 2022 ……………………………………….. Vanessa Reusche iv v Meinen Eltern und Dagmar vi vii Kurzzusammenfassung Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine tödliche, multikausale, neurodegenerative Erkrankung, für die es bisher keine Heilungsmethode gibt. Abnormale zytoplasmatische Aggregate von TDP-43, einem multifunktionalen RNA-bindenden Protein, sind ein pathologisches Hauptmerkmal von ALS. Die größtenteils strukturell ungeordnete C-terminale Domäne (CTD) übernimmt eine Schlüsselrolle bei der Aggregation und enthält den Großteil aller ALS-relevanten Mutationen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden unterschiedliche Einflüsse auf die Aggregation der hochkonservierten Subdomäne TDP-43(307−347) untersucht, die in der amyloidogenen Kernregion der CTD lokalisiert ist. Ziel war es, ein besseres Verständnis über die Mechanismen der Aggregation zu erlangen, um einen möglichen Therapieansatz zu entwickeln. TDP-43(307−347) enthält sieben oxidationsempfindliche Methionin-Reste. Um den Einfluss von oxidativem Stress auf die Aggregation von TDP-43(307−347) zu untersuchen, wurde Methionin in variierender Anzahl und an unterschiedlichen Positionen durch Methioninsulfoxid substituiert. Im Großen und Ganzen verlangsamte sich die Aggregation mit steigendem Oxidierungsgrad bis hin zur Inhibierung bei vollständiger Oxidation. Allerdings konnte zusätzlich eine eindeutige Abhängigkeit von der oxidierten Position auf die Aggregation beobachtet werden. So wurde durch die Oxidation an einigen Positionen die vollständige Aggregation maßgeblich beschleunigt, wohingegen an anderen Positionen eine Verzögerung der Aggregation beobachtet wurde. Darüber hinaus wurde der Einfluss von fünf unterschiedlichen ALS-relevanten Mutationen auf die Aggregation untersucht. Auch hier konnte eine signifikante Abhängigkeit von der Position sowie dem substituierten Aminosäurerest beobachtet werden. Zusätzlich war der Einfluss von verschiedenen artifiziellen Membransystemen auf die Aggregation von Interesse. TDP-43(307−347) assoziierte an Membranen, die die innere Mitochondrien-membran (IMM) imitierten, wodurch die Aggregation signifikant beschleunigt wurde. Die vollständige Oxidation der Methionin-Reste hingegen inhibierte die Assoziation und Aggregation. Des Weiteren wurde der Einfluss von amphipathischen α-helikalen Peptiden (AHPs) mit unterschiedlich großer hydrophober Oberfläche auf die Aggregation untersucht. Sie sollten als Membranmimetikum eingesetzt werden, um ein Helixbündel mit TDP-43(307−347) zu bilden und dadurch dessen Selbstassoziation und Aggregation zu inhibieren. Jedoch zeigte keines der gewählten AHPs eine Inhibierung der Aggregation. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit ein tieferes Verständnis für die Aggregati...