dc.contributor.author
Könn, Matthias
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:00:49Z
dc.date.available
2012-12-06T07:30:47.820Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3291
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7491
dc.description.abstract
Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder
after Alzheimer disease. Early in the disease, patients show motor problems
including shaking, rigidity, and a slowness of movement. As the disease
progresses, cognitive problems like dementia and behavioral problems arise.
The two major pathological features of PD are the death of dopaminergic
neurons and diffuse accumulation of the alpha-synuclein protein in
intracellular aggregates termed Lewy bodies. Three point mutations in the SNCA
gene encoding alpha-synuclein have been identified in familial cases of PD.
Furthermore, duplication and triplication of the SNCA locus have been found in
familial dominant PD cases. A role of alpha-synuclein in the pathogenesis of
sporadic PD is implicated by single nucleotide polymorphisms in the SNCA gene
that are associated with increased PD risk. Even though a lot of research
effort has been devoted to the identification of the precise role of alpha-
synuclein in PD pathology, the exact mechanism has not been identified yet. A
well-established method for determining the function of a protein of interest
is the study of the proteins interacting with it. Although the interaction of
alpha-synuclein with numerous proteins has been described in literature, no
work aiming to create a comprehensive protein-protein interaction (PPI)
network has been published yet. To find out more about the role of alpha-
synuclein in the pathogenesis of PD, the yeast two-hybrid (Y2H) assay was used
to generate alpha-synuclein PPI networks. Furthermore, two additional PPI
detection methods were established and used to identify proteins interacting
with alpha-synuclein. The cytosolic yeast two-hybrid (cytoY2H) system was
modified for high-throughput use to detect PPIs in the yeast cytoplasm. The
subSEQ method combines a cytoY2H cDNA library screen with next-generation
sequencing (NGS) to identify interacting proteins. PPIs detected by the Y2H,
cytoY2H and subSEQ methods were validated in mammalian cells using the LUMIER
co-immunoprecipitation assay. Subsequently, the interaction data obtained by
the different detection methods was used to generate a high-confidence alpha-
synuclein PPI network. All applied methods detected published as well as novel
interaction partners of alpha-synuclein. Many of these proteins could be
potential therapeutic targets for PD. Several drugs and small molecules
targeting interacting proteins were identified and could be tested for an
effect in PD models. Furthermore, the screens detected alpha-synuclein
interactions with proteins that are part of signaling pathways inducing
neuronal death. The analysis of the generated high-confidence interaction
network strongly supports the hypothesis that alpha-synuclein plays an
important role in vesicle trafficking. Finally, it was demonstrated that
several human proteins interacting with alpha-synuclein modulate its toxicity
when overproduced in a yeast model.
de
dc.description.abstract
Die Parkinson-Krankheit ist nach der Alzheimer-Krankheit die zweithäufigst
auftretende neurodegenerative Erkrankung. Zu Beginn der Krankheit treten bei
Parkinson-Patienten motorische Störungen wie Muskelzittern, Muskelstarre sowie
verlangsamte Bewegungen auf. Im weiteren Verlauf der Krankheit können
kognitive Probleme, Demenz und verschiedene Verhaltensprobleme entstehen. Die
pathologischen Hauptbefunde der Parkinson-Krankheit sind die Degeneration
dopaminerger Neuronen sowie die diffuse Ansammlung des alpha-Synuclein
Proteins in intrazellulären Aggregaten, den sog. Lewy-Körperchen. In Familien
mit bekannter erblicher Form der Parkinson-Krankheit wurden drei
Punktmutationen im SNCA-Gen, welches alpha-Synuclein kodiert, identifiziert.
Weiterhin konnten die Duplikation und Triplikation des SNCA-Gens in Familien
mit dominant vererbter Parkinson-Krankheit festgestellt werden. Ebenfalls
wurden in mehreren Studien genetische Varianten (single nucleotide
polymorphisms) des SNCA-Gens mit der sporadischen Form der Parkinson-Krankheit
assoziiert. Trotz intensiver Forschung ist die Rolle von alpha-Synuclein bei
der Entstehung der Parkinson-Krankheit jedoch noch ungeklärt. Eine gängige
Methode um Informationen über die Funktion eines unbekannten Proteins zu
erhalten, ist die Identifizierung der Proteine, die mit ihm interagieren. In
der wissenschaftlichen Literatur wurden bereits zahlreiche Interaktionspartner
von alpha-Synuclein beschrieben. Bis jetzt wurde jedoch noch kein umfassendes
Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk für alpha-Synuclein beschrieben. Um mehr
über seine Rolle bei Entstehung der Parkinson-Krankheit zu erfahren, wurde in
der vorliegenden Arbeit das yeast two-hybrid (Y2H) System verwendet, um neue
Interaktionspartner von alpha-Synuclein zu identifizieren. Zusätzlich wurden
zwei weitere Methoden zur Bestimmung von Protein-Protein-Interaktionen (PPIs)
etabliert und zur Identifizierung von alpha-Synuclein Interaktionspartnern
verwendet. Zum einen handelt es sich dabei um das cytosolic yeast two-hybrid
(cytoY2H) System. Dieses wurde für den Hochdurchsatz modifiziert und zur
Bestimmung von PPIs im Cytoplasma von Hefe verwendet. Zum anderem wurde das
subSEQ-System etabliert. Bei dieser Methode wurde ein cytoY2H cDNA-Bank-Screen
mit next-generation sequencing (NGS) kombiniert, um interagierende Proteine zu
identifizieren. Die durch die o.g. Methoden detektierten Interaktionen wurden
in Säugetierzellen mit dem LUMIER Assay validiert. Anschließend wurden alle
Interaktionsdaten in ein high-confidence Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk
integriert. Durch alle verwendeten Methoden konnten bereits publizierte als
auch neue Interaktionspartner von alpha-Synuclein identifiziert werden. Viele
dieser Proteine könnten potentielle therapeutische Ziele für die Parkinson-
Krankheit darstellen. Weiterhin konnten diverse chemische Moleküle
identifiziert werden, die an Modellsystemen für die Parkinson-Krankheit
getestet werden können. Durch die Interaktions-Screens konnten
Interaktionspartner von alpha-Synuclein identifiziert werden, die als Teil von
Signal-Kaskaden den Tod neuronaler Zellen induzieren. Durch die Analyse des
high-confidence Protein-Protein-Interaktionsnetzwerkes von alpha-Synuclein
konnte die Hypothese unterstützt werden, dass alpha-Synuclein eine wichtige
Rolle beim intrazellulären Vesikeltransport spielt. Außerdem konnte in einem
Hefe Modellsystem der Parkinson-Krankheit gezeigt werden, dass viele
Interaktionspartner von alpha-Synuclein dessen Toxizität modulieren können.
de
dc.format.extent
[14], 212 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
protein-protein interaction
dc.subject
alpha-synuclein
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Creating a protein-protein interaction network for alpha-synuclein
dc.contributor.contact
Matthias.koenn@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Erich E. Wanker
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Fritz G. Rathjen
dc.date.accepted
2012-12-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000040269-5
dc.title.translated
Erstellung eines Protein-Protein-Interaktionsnetzwerkes für alpha-Synuclein
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000040269
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012639
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access