< Terug naar vorige pagina

Project

Activatie van ATP13A2 als therapeutische strategie voor neurodegeneratieve ziekten

Neurodegeneratieve ziekten worden veroorzaakt door geleidelijk verlies van structuur en/of functie van de neuronen die uiteindelijk naar motorische en cognitieve dysfunctie leidt. De ziekte van Parkinson (ZvP) is een van de meest voorkomende neurodegeneratieve ziekten en een complex samenspel van verschillende genetische en omgevingsfactoren lijkt aan de oorzaak te liggen. Het ATP13A2 gen codeert voor een endo- en lysosomale membraan-geassocieerd proteïne behorend tot de superfamilie van P-type ATPases (type 5B) en is geassocieerd met Kufor-Rakeb syndroom, een juveniele, autosomaal recessieve vorm van parkinsonisme met dementie. Hoewel de functie van het gen nog niet goed gekend is, is het geweten dat verlies van zijn functie interfereert met lysosomale autofagie en degradatie, terwijl activatie van het gen de neuronen beschermt tegen α-synuclein, mitochondriale en zware metalen toxiciteit (Mn2+, Zn2+, Fe3+). Met andere woorden, ATP13A2 lijkt een belangrijke rol te spelen in parkinsonisme, want de pathogenese van ZvP wordt tegenwoordig meer en meer gelinkt aan het falen van de mitochondriale kwaliteitscontrole en aangetaste lysosomale functie. De activiteit van ATP13A2 is gekoppeld aan ATP-verbruik. ATP13A2 vertoont in basale condities autofosforylatie, die verder kan worden gestimuleerd door twee membraan-geassocieerde signalisatielipiden, fosfatidinezuur (PA) en fosfatidylinositol(3,5)bisfosfaat [PI(3,5)P2]. Deze twee fosfolipiden binden ter hoogte van de N-terminus van ATP13A2 en eerder werden er drie vermoedelijke lipidenbindingsplaatsen (LBSs) geïdentificeerd. Activatie van ATP13A2 biedt bescherming tegen rotenone- en MPP+ (complex I inhibitors) -geïnduceerde mitochondriale stress in een cellulair model van ZvP. Van belang is dat enkel het wild-type proteïne, en niet deze die mutaties dragen ter hoogte van de LBSs, beschermt tegen mitochondriale stress in SHSY5Y cellen, die de cruciale rol van deze regio aanwijst in activatie van het proteïne door de twee lipiden. Bovendien, mutaties van de LBSs bevorderen dimerisatie van ATP13A2 en verhinderen autofosforylatie. Kortom, alles wijst erop dat de N-terminus van ATP13A2 als een autoinhiberend domein zou kunnen functioneren dat onder basale condities de activatie van de transporter belemmert. Onder stress condities wordt monomerisatie en activatie van ATP13A2 bereikt via N-terminale lipideninteracties. Dit onderzoeksproject streeft ernaar de rol van de N-terminus in activatie van ATP13A2 te exploreren. Voor dit doel zullen peptides die corresponderen tot de N-terminus van ATP13A2 worden opgezuiverd, en monoclonale antilichamen gericht tegen het autoinhiberend domein zullen ook in muis gegenereerd worden. Hun activerend vermogen zal bepaald worden met radiometrische fosforylatieassays en ATPase assays. In volgende stadia, zullen de potentiële interactieplaatsen van de N-terminale peptiden met de cytosolische domeinen geïdentificeerd worden met behulp van immunoprecipitatie (pulldown experiment). Ten slotte, de meest interessante peptiden en/of antilichamen zullen tot overexpressie gebracht worden met behulp van lentivirale vectoren om zo in een cellulair (SHSY5Y cellen) en een dieren model (rat) van ZvP hun eventuele protectieve effecten te kunnen bepalen. Targeting ATP13A2 en de lysosomale degradatiepathway zou een nieuwe therapeutische strategie kunnen aanbieden voor de behandeling van ZvP.

Datum:5 dec 2017 →  30 apr 2021
Trefwoorden:autoinhibition, neurodegenerative disease, ATP13A2, P-type ATPase
Disciplines:Fysiologie
Project type:PhD project