Regulatie van het Y-secretase complex en de Aß generatie, tijdens de ziekte van Alzheimer door GPR3

GPR3, een “wees” G-proteïne gekoppelde receptor (GPCR), reguleert de activiteit van het γ-secretase complex in afwezigheid van een effect op Notch proteolyse en is hierdoor een potentieel therapeutisch doelwit voor de ziekte van Alzheimer. Echter, gezien de enorme middelen die nodig zijn om nieuwe therapieën voor deze ziekte te ontwikkelen en te evalueren en gezien het vele falen van translationeel onderzoek is het noodzakelijk om, alvorens dure ontwikkelingsprogramma’s voor geneesmiddelen op te starten, de patho-fysiologische relevantie van onderzoeksresultaten in meerdere ziektemodellen aan te tonen en het werkingsmechanisme te begrijpen.

Het eerste deel van dit project evalueerde de fysiologische consequenties van het wegvallen van Gpr3 in vier transgene muismodellen voor de ziekte van Alzheimer, waaronder twee modellen met de gehumaniseerde muizen Aβ sequentie die het amyloid-voorloper eiwit (APP) tot expressie brengen op een niveau dat vergelijkbaar is met wat gezien wordt in normale muizen. Dit vermindert de kans op potentiële kunstmatige fenotypes door abnormaal hoge expressie van het transgen. De resultaten tonen aan dat de amyloïdpathologie in alle muismodellen vermindert. Bovendien zijn de cognitieve defecten in de APP/PS1 muizen verlicht door de deletie van Gpr3. Bijkomende driedimensionale visualisatie en  analyse van de amyloïde plakken verschaffen accurate informatie over de amyloïde belasting, verdeling en volumes in de structureel  intacte, volwassen hersenen van muizen. De analyse van 10 verschillende regio’s in normaal humaan post mortem hersenweefsel toonde aan dat de expressie van GPR3 stabiel blijft bij het ouder worden. Echter, twee cohorten van postmortem hersenstalen van patiënten met de ziekte van Alzheimer tonen een correlatie tussen verhoogd GPR3 en de progressie van de ziekte van Alzheimer. Deze studies tonen aan dat GPR3 de amyloidogene proteolyse van APP medieert in vier transgene muismodellen voor de ziekte van Alzheimer, alsook de fysiologische verwerking van APP in wild-type muizen. Deze bevindingen suggereren dat GPR3 een mogelijk therapeutisch doelwit is voor het ontwikkelen van medicijnen tegen de ziekte van Alzheimer.

Het tweede deel van het project had als doel om het mechanisme van GPR3-gemedieerde Aβ-aanmaak te begrijpen. De resultaten tonen aan dat β-arrestin 2 mobilisatie en de aanmaak van Aβ gereguleerd worden door fosforylatie van GPR3. Mutagenese studies van vermoedelijke fosforylatieplaatsen van GPR3 suggereren dat de fosforylatie barcode van GPR3 betrokken is in de interactie tussen GPR3 en β-arrestin, wat resulteert in de aanmaak van Aβ. Het verwijderen (KO) van G proteïne-gekoppelde receptor kinases (GRKs) in humane embryonale niercellen (HEK) moduleert de aanmaak van Aβ, wat suggereert dat GRKs bijdragen tot de fosforylatie barcode van GPR3. Deze studies tonen aan dat de fosforylatiestatus van GPR3 belangrijk is voor de mobilisatie van β-arrestin 2 en voor de aanmaak van Aβ, en het proces betrekt mogelijks de preferentiële fosforylatie van GPR3 door specifieke GRKs aan de cytoplasmatische staart.