Stabilisierung der PrPC-Konformation als direkter Weg zur Therapie von TSE

Abstract

Biologisch-Medizinischer Hintergrund

Die "protein-only"-Hypothese der transmissiblen spongiformen Enzephalopathien (TSE) schlägt zwei verschiedene, momentan diskutierte Mechanismen der Ver­mehrung von pathogenen Prionen (PrP^Sc) aus zellulärem PrP^C vor (Prusiner, Lansbury). Beiden gemeinsam ist eine Konformationsänderung von PrP^C als ent­scheidender Schritt für die Vermehrung der infektiösen Einheit. Entstehung und Entwicklung der Krankheit sind abhängig von der fortgesetzten Umwandlung von PrP^C in PrP^Sc. Weil PrP^Sc viel stabiler ist als PrP^C, könnte man ableiten, dass die freie Energie von PrP^Sc viel geringer als die von PrP^C ist. Weil noch unbekannte Faktoren an der Umwandlung zu beteiligt sein scheinen, muss dies nicht unbedingt den Tatsachen entsprechen. In jedem Fall ist aber zu erwarten, dass jedwede Stabilisierung der PrP^C-Konformation zu einer Verlangsamung oder Inhibierung der Umwandlung von PrP^C zu PrP^Sc führt. Dies sollte prinzipiell zu einer Verlangsa­mung oder einem Stillstand der Krankheit führen und könnte zusätzlich vorbeugend wirken. Die Stabilisierung der PrP^C-Konformation könnte sogar zu einer Umkehrung der Konversion von PrP^Sc zu PrP^C führen. Dies würde letztlich die Heilung der Krankheit bedeuten, auch wenn damit nicht notwendigerweise eine vollständige Genesung des betroffenen Individuums verbunden ist. Basierend auf diesen Über­legungen sollen in diesem Vorhaben Substanzen identifiziert werden, die hochaffin und hochspezifisch an PrP^C binden. Wir erwarten, dass derartige Substanzen die freie Energie der PrP^C-Konformation um die freie Energie der PrP^C-Peptidbindung reduzieren. Dies sollte die Umwandlung von PrP^C zu PrP^Sc verlangsamen, inhibie­ren oder gar umkehren.

Ergebnisse

Es konnten einige Peptide identifiziert werden, die unter bestimmten Bedingungen an PrP^C binden. Um dies auch bei physiologischeren Bedingungen zu erreichen, wurde das komplette Screening einer mehr als eine Milliarde verschiedene Peptide enthaltenden Bibliothek wiederholt, diesmal jedoch mit Membran-verankertem PrP^C, wie es auch auf gesunden Zellen vorkommt.

Ziel für 2007/08

Identifikation und Charakterisierung von an Membran-verankertes PrPC bindenden Peptide und Messung des Effekts dieser Peptide zumindest in Prion-infizierten Zellkulturen, eventuell auch im Tiermodell.

Eigene Publikationen zu diesem Thema

Harrer E, Bäuerle M, Ferstl B, Chaplin P, Petzold B, Mateo L, Handley A, Tzatzaris M, Vollmar J, Bergmann S, Rittmaier M, Eismann K, Müller S, Kalden JR, Spriewald B, Willbold D & Harrer T (2005): Therapeutic vaccination of HIV-1-infected patients on HAART with a recombinant HIV-1 nef-expressing MVA: safety, immunogenicity and influence on viral load during treatment interruption. Antiviral Therapy 10, 285-300.

Briese L, Preusser-Kunze A, Willbold D (2005): Mapping the binding site of full length HIV-1 Nef on human Lck SH3 by NMR spectroscopy. J. Biomed. Sci. 12, 451-456.

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Schwarzinger S, Willbold D, Ziegler J (2006): Structural Studies of Prion Proteins. in 'Prions and prion diseases', B. Hörnlimann, D. Riesner, H. Kretzschmer, eds. de Gruyter, Berlin

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Kooperationsprojekte

Kooperation mit Dr. Carsten Korth (genau zum o.g. Thema).

Kooperation mit Prof. Dr. Detlev Riesner (genau zum o.g. Thema).

 

Patente

Dieter Willbold & Katja Wiesehan, Patent eingereicht (national: DE 10117281A1, international: PCT/EP02/03862): "Peptid zur Diagnose und Therapie der Alzheimer-Demenz". (2001/2002)

Dieter Willbold, Jörg Smolinksi, Carsten Korth, Detlev Riesner, Michael Wolf & Karen Hänel, Patent eingereicht (PCT/DE2004/001738). "Peptid zur Therapie und Prävention von Prion-Erkrankungen". (2003/2004)

Dieter Willbold, Silke Hoffmann, Katja Wiesehan, Tuyen Tran, Patent eingereicht (Mai 2005) "An die Lck-SH3 und Hck-SH3 Domäne bindende Peptide". 

 

 

 

Weitere Themengebiete

Struktur und Funktion:

- GABARAP (GABA_A Rezeptor assoziiertes Protein) und Interaktionspartner

- Mini-Structural-Genomics-Projekt: Die akzessorischen Proteine des SARS Coronavirus.

- Spezifität von SH3-Domaenen: Mit artifiziellen und natürlichen Peptiden auf der Suche nach den strukturellen Grundlagen der SH3-Liganden Erkennung.

- HIV-Nef- ein Protein mit vielen Gesichtern: Auffinden neuer Interaktionspartner sowie strukturelle Charakterisierung verschiedener Nef-Konformationen innererhalb ausgewählter Modellsysteme. 

 

Diagnose der Alzheimer Erkrankung

- Entwicklung eines ultrasensitiven Tests für die Frühdiagnose der Alzheimeri­schen Demenz

- Identifizierung und Charakterisierung eines spezifischen Liganden für das Alzheimer Amyloid-β-Peptid (Aβ)