Titelaufnahme

Titel
Alpha-Synuclein mediated cell death: Calcium levels a gateway of toxicity? / Wieland Reichelt
Verfasser/ VerfasserinReichelt, Wieland
Begutachter / BegutachterinMadeo, Frank
Erschienen2011
Umfang86 Bl. : Zsfassung ; graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (GND)Parkinson-Krankheit / Synucleine / Calciumstoffwechsel / Saccharomyces cerevisiae
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-103680 Persistent Identifier (URN)
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Alpha-Synuclein mediated cell death: Calcium levels a gateway of toxicity? [3.63 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In der juvenilen, vererbbaren Form von Parkinson liegt das Protein -Synuclein in mutierter Form vor. Es ist der Hauptbestandteil von sogenannten Lewy Bodies, Proteinaggregate welche symptomatisch in Gehirnen von Parkinson Patienten gefunden werden. Hauptmerkmal neurodegenerativer Krankheiten ist der quantitative Untergang von Neuronen. Diese Prädisposition wurde unlängst mit einer Veränderung der Schrittmacheraktivität in Zusammenhang gebracht. Insbesondere dem Wechsel von Natrium zu Calcium Strömen kommt eine besondere Rolle zu. Calcium ist einer der häufigsten Second Messenger, wird dessen Homöostase gestört, hat dies Einfluss auf vielfältige Prozesse und Funktionen. Ziel dieser Diplomarbeit war, die komplexe Wechselwirkung zwischen -Synuclein und den Effekt auf den Ca2+ Haushalt in S.cerevisiae zu untersuchen. Die Forschungsergebnisse weisen auf eine deutliche Beeinflussung des Calciumspiegels durch -Synuclein Expression hin. Der basale cytosolische Cacliumspiegel ist im Zeitraum von 12 bis 24 h stark erhöht. Die durchgeführte Manipulation der cytosolischen Calciumspiegel durch die externe Zugabe von Reagenzien, die in der Lage sind den Calciumspiegel zu senken oder zu erhöhen, hat schwer zu interpretierende Ergebnisse geliefert. Eine über einen längeren Zeitraum anhaltende Manipulation des Calciumspiegels ist einerseits schwierig aufgrund der strikten Regulation des Spiegels, andererseits hat eine Beeinflussung weitreichende Folgen für eine Vielzahl von Prozessen, die sich auch untereinander wieder beeinflussen. Der Inhalt eines weiteren Ansaztes war die Untersuchung von Deletionstämmen, denen ein Gen für jeweils einen Calciumkanal und Transporter fehlt. Dem Screen zufolge scheint eine ATPase essentiell für den durch -Synuclein induzierten Stress zu sein. Die Deletion derselben ATPase hat sowohl einen Stresszuwachs durch -Synuclein Expression, als auch einen durch -Synuclein hervorgerufenen Anstieg des cytosolischen Calciumspiegels verhindert.

Zusammenfassung (Englisch)

-synuclein is a key-player in the pathogenesis of Parkinsons Disease (PD). Very little is known about the precise function or structure of the protein. Environmental changes render -synuclein prone to aggregation, but it remains uncertain how the proteins homeostasis is disrupted, causing cells to accumulate rogue protein within the cytosol. A main feature of neurodegenerative diseases is the selective death of neurons among others in the body. This selectivity in neuronal demise has been linked to the unique pacemaking behavior of neurons involving calcium fluxes. Determining the way by which Ca2+ fluxes modulate neuronal cell death is therefore a crucial step in our understanding of PD. During the course of this diploma thesis, I tested the hypothesis that S.cerevisiae, despite bearing no known ortholog of -synuclein, can be used to further elucidate the interrelation of -synuclein-mediated cellular stress and Ca2+ metabolism. Retrieved results indicate that -synuclein does indeed perturb regular Ca2+ traffic in yeast. Cells heterologously expressing -synuclein for 12-24 hrs displayed a largely elevated basal cytosolic Ca2+ level relative to control cells. Attempting to modulate cytosolic Ca2+ levels by application of known reagents, capable either of binding Ca2+ or forcing Ca2+ into the cell, produced results that were difficult to interpret. Finally, a genetic approach included the examination of cells lacking genes known to be involved in Ca2+ homeostasis. Most interestingly, a screen of known Ca2+ channel- and Ca2+ ATPase-deficient cells identified a likely key-player in -synuclein-induced Ca2+ dysregulation. The deletion of the encoding gene abrogated -synuclein induced rises in basal cytosolic Ca2+ levels, and effectively impaired -synuclein mediated toxicity. These findings posit an evolutionarily conserved mechanism involving the dysregulation of Ca2+ homeostasis as a mediator of neuronal cytotoxicity during PD.