Untersuchungen zur Fibrillenbildung unter Berücksichtigung einer benachbarten gefalteten Domäne

Abstract

Krankheiten, die durch Fehlfaltungen von Proteinen gekennzeichnet sind oder dadurch hervorgerufen werden, werden als Protein-Missfaltungskrankheiten bezeichnet. Zu diesen Proteinmissfaltungs-Krankheiten werden auch Erkrankungen wie die Alzheimersche- und Parkinsonsche Krankheit oder die Spongioformen Encephalopathien gezählt. Die Krankheit OPMD (Oculopharyngeale Muskeldystrophie) hat ihren Ursprung in einer Expansion einer N-terminalen Poly-Alanin-Sequenz im Protein PABPN1 (Nukleäres Poly(A)-bindendes Protein 1). Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass derartige Expansionen zur Missfaltung von PABPN1 in vivo führen und die „nativ ungefaltete“ N-terminale Domäne in vitro amyloide Fibrillen bildet. Um den Einfluss eines stabil gefalteten Proteins auf die poly-alanin-induzierte Fibrillenbildung zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit Fusionsproteine hergestellt und biophysikalisch charakterisiert. Einerseits wurden Fusionen aus N-terminaler Domäne von PABPN1 und dem Kälteschockprotein B aus B. subtilis (CspB) und andererseits Fusionen aus Poly-Alaninen und CspB analysiert. Alle rekombinant hergestellten, löslichen Fusionen enthielten CspB in nativer Konformation. Die drei Fusionen aus N-terminaler Domäne und CspB, N-(+7)Ala-CspB mit 17 Alaninen (krankheitsassoziiert), N-WT-CspB mit 10 Alaninen (Wildtyp) und N-ΔAla-CspB ohne Poly-Alanin-Segment (Deletionsvariante), zeigten eine von der Poly-Alanin-Sequenz abhängige Fibrillenbildung. Obwohl die Fibrillenbildung eine Konformationsänderung mit einem Übergang vom löslichen zu einem unlöslichen Zustand darstellt, konnte in den Fibrillen von N-(+7)Ala-CspB natives CspB nachgewiesen werden. Für die „direkten Fusionen“ aus Poly-Alaninen und CspB wurde lediglich für die Variante 10Ala-CspB, nicht jedoch für die Variante 17Ala-CspB, eindeutig eine Fibrillenbildung gezeigt. Die Fibrillenbildung wurde begleitet von der Bildung amorpher Strukturen. Die Fibrillen von 10Ala-CspB enthielten kein natives CspB. Dies ist vermutlich auf den fehlenden Spacer zwischen Poly-Alaninen und CspB zurückzuführen. Die für die Fibrillenstrukturen verantwortlichen Aminosäuresequenzen wurden mittels proteolytischem Verdau, HPLC und Massenspektrometrie bestimmt.