Nanobody-gemedieerde detectie en modulatie van de moleculaire machinerie verantwoordelijk voor de productie van amyloïde β-peptiden gelinkt aan de ziekte van Alzheimer

Gamma secretases (GSEC's) zijn membraan-ingebedde eiwitcomplexen gelinkt aan de proteolytische klieving van talrijke type 1 membraaneiwitten, waaronder het amyloïde precursor-eiwit (APP), Notch, ErbB4, neureguline en N-cadherine. Vanwege zijn uitgebreide substraatrepertoire, is GSEC-activiteit verantwoordelijk voor de regulatie van vele fysiologische processen zoals celadhesie, embryonale ontwikkeling en axongeleiding. De GSEC-gemedieerde splitsing van APP genereert amyloïde β (Aβ) peptiden van verschillende lengte. Mutaties in GSEC en APP veroorzaken de familiale vorm van de ziekte van Alzheimer (AD). Deze AD-pathogene mutaties destabiliseren de fragiele GSEC-APP (Enzym-Substraat) complexen tijdens het sequentiële klievingsproces en bevorderen zo de secretie van slechts gedeeltelijk gekliefde, langere Aβ-peptiden. Het wordt aangenomen dat deze langere fragmenten de toxische moleculaire cascades in gang zetten die uiteindelijk leiden tot neurodegeneratie en AD. Wij stellen voor om stabilisatie van GSEC-APP-complexen te gebruiken als een originele strategie om het Aβ-productieproces aan te zetten tot het genereren van kortere Aβ-peptiden. Hiervoor zullen we conformatie-specifieke nanobodies genereren die selectief binden aan GSEC en/of APP om zo de GSEC-APP-interacties efficiënter te versterken. Nanobodies zijn revolutionaire antigeenbindende moleculen – bestaande uit slechts één eiwitketen – afgeleid van antilichamen van kameelachtigen. Vanwege hun beperkte omvang en de voorkeur voor het binden van conformationele epitopen, hebben ze een uniek vermogen om pockets te bereiken die niet toegankelijk zijn voor conventionele antilichamen. Het grote voordeel van nanobodies is dat ze gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd voor toepassing in affiniteitszuivering, (in vitro en in vivo) immunodetectie en het labelen van het interactoom van een doelwit. De gegenereerde anti-GSEC en/of anti-GSEC-APP nanobodies zullen gebruikt worden als een detectiemethode voor GSEC complexen om hun onderliggende biologie te onderzoeken en als stabilisators voor de modulatie van Aβ-productie in vitro en in vivo. We verwachten dat dit onderzoek nieuwe inzichten zal opleveren over de complexe aard van GSEC-APP-interacties en de weg kan effenen voor de rationele ontwikkeling van geneesmiddelen gericht tegen GSEC die veilig zijn voor gebruik in AD-therapie.