dc.contributor.author
Janek, Katharina
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:00:55Z
dc.date.available
2001-01-26T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/9936
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-14134
dc.description
Inhaltsverzeichnis
Titelblatt
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungen 6
1\. Einleitung 8
1.1. Amyloide 8
1.1.1. Bedeutung und Charakterisierung von Amyloiden 8
1.1.2. Mechanismus der Amyloid-Bildung 10
1.1.3. Ausweitung des Amyloid-Begriffes 12
1.2. b -Faltblattstrukturen 13
1.2.1. Aufbau und Bildung von b -Faltblattstrukturen 13
1.2.2. Konformationelle a ® b Übergänge 17
1.2.3. b-Faltblattstrukturierte Modellpeptide 17
1.3. Alzheimer-Krankheit 19
1.3.1. Molekulare Grundlagen 19
1.3.2. Konformationelles Verhalten des Alzheimer-Peptides Ab 21
1.4. Zielstellung 23
2\. Ergebnisse und Diskussion 24
2.1. Modellpeptide zum Studium von b -Faltblattstrukturen 24
2.1.1. Design und Synthese wasserlöslicher, b -faltblattstrukturierter Peptide
24
2.1.2. Konformation 25
2.1.2.1. Circulardichroismus- und Fourier Transformierte Infrarot-
Spektroskopie 25
2.1.2.2. Einfluß der Länge der VT-Domäne 28
2.1.2.3. Stabilität der gebildeten b -Faltblattstrukturen 30
2.1.2.4. Einfluß strukturinduzierender Lösungsmittel 30
2.1.2.5. Lokalisierung der b -Strukturdomäne 33
2.1.2.6. Einfluß von D-Aminosäure-Substitutionen auf stabile b
-Faltblattstrukturen 37
2.1.3. Assoziationsverhalten 39
2.1.3.1. Größenausschlußchromatographie 40
2.1.3.2. Dynamische Lichtstreuung und Analytische Ultrazentrifugation 42
2.1.4. Bildung amyloider Strukturen 45
2.1.4.1. Kongo Rot Anfärbung 45
2.1.4.2. Elektronenmikroskopie 47
2.1.5. Bewertung der Peptidmodelle 48
2.2. Konformation und Assoziation des Alzheimer-Peptides Ab (1-42) 50
2.2.1. Synthese und Reinigung eines Ab (1-42) D-Aminosäure-Substitutionssets
50
2.2.2. a -Helikale Domänen im Ab (1-42) 52
2.2.3. a ® b Übergang 57
2.2.4. Assoziationsverhalten 60
2.2.5. Schlußfolgerungen 64
3\. Zusammenfassung 65
4\. Experimenteller Teil 68
4.1. Chemikalien 68
4.2. Methoden 68
4.2.1. Automatische Peptidsynthese 68
4.2.2. Manuelle Peptidsynthese 69
4.2.3. Reinigung der Peptide 71
4.2.4. Analytische Charakterisierung der Peptide 71
4.2.5. CD-Spektroskopie 74
4.2.6. FTIR-Spektroskopie 75
4.2.7. NMR-Spektroskopie 75
4.2.8. Strukturberechnungen 76
4.2.9. HPLC-Untersuchungen 77
4.2.10. Größenausschlußchromatographie 77
4.2.11. Analytische Ultrazentrifugation 78
4.2.11. Dynamische Lichtstreuung 78
4.2.12. Kongo Rot Anfärbung 79
4.2.13. Thioflavin T Assay 80
4.2.14. Elektronenmikroskopie 80
5\. Literaturverzeichnis 81
6\. Anhang 96
Kurzzusammenfassung 96
Summary 97
Publikationen 98
dc.description.abstract
Die Assoziation von b -Faltblattstrukturen unter Ausbildung pathogener,
fibrillärer Proteinaggregate (Amyloide) steht im Zusammenhang mit einer Reihe
degenerativer Erkrankungen wie z.B. Alzheimer und Prion-Erkrankungen.
Im ersten Teil der Arbeit wurden Untersuchungen zum Assoziationsverhalten von
b -Faltblattstrukturen durchgeführt. Dazu wurden wasserlösliche Modellpeptide,
die aus einer zentralen b -Faltblattstruktur-Domäne (Valin-Threonin-Sequenz)
und löslichkeitsvermittelnden, unstrukturierten N- und C-terminalen
Oktapeptidsequenzen bestehen, synthetisiert. Die Stabilität der
intermolekularen b -Faltblattstrukturen konnte durch Variation der Länge der
Valin-Threonin-Domäne und den Einbau von D-Aminosäuren beeinflußt werden. Es
wurde gezeigt, daß das Assoziationsverhalten mit der Stabilität der b
-Faltblattstrukturen korreliert. Modellpeptide mit einer (Valin-
Threonin)n-Domäne, n ? 6 bilden stabile, wasserlösliche b -Faltblattstruktur-
Komplexe mit Molekulargewichten von über 2000 kDa. Sie organisieren sich in
hochgeordnete, fibrilläre Strukturen, die Ähnlichkeiten mit natürlich
vorkommenden Amyloid-Fibrillen aufweisen.
Den zweiten Schwerpunkt der Arbeit bildeten Untersuchungen zur Konformation
und Assoziation des Alzheimer-Peptides Ab(1-42). Der strukturelle Übergang des
Peptides von einer löslichen, monomeren Form in eine assoziierende, b
-faltblattstrukturierte Konformation wird als initialer Schritt für die
Bildung pathogener Amyloid-Fibrillen angesehen. Zur Erkennung
struktursensitiver Bereiche innerhalb der Ab (1-42)-Sequenz, die einen
konformationellen Übergang des Peptides auslösen, wurden positionsspezifische
Strukturstörungen über ein komplettes D-Aminosäure-Substitutionsset des
Peptides vorgenommen. Es konnte gezeigt werden, daß der konformationelle
Übergang in eine b -Faltblattstruktur über die Destabilsierung der Helix
(11-24) des monomeren Moleküls ausgelöst werden kann. Der strukturelle a ® b
-Übergang ist dabei direkt mit der Aggregation des Peptides in Amyloid-
Fibrillen verbunden. Die vorliegenden Ergebnisse weisen damit zum ersten Mal
am Gesamtmolekül nach, daß die konformationelle Stabilität der zentralen
Region (11-24) direkt den Übergang des Alzheimer-Peptides in eine
assoziierende b-Faltblattstruktur steuert.
de
dc.description.abstract
Self-assembly of b -sheet domains resulting in the formation of pathogenic,
fibrillar protein aggregates (amyloids) is a characteristic feature of various
medical disorders, including Alzheimer`s disease and prion-related diseases.
The first part of the present work describes the association behaviour of b
-sheet peptides. The water-soluble de novo peptides are composed of a central
b -sheet-forming domain (valine-threonine-sequence), and N- and C-terminal
non-structured octapeptide sequences which promote water solubility. It was
shown, that the stability of the intermolecular b -sheet structures was
influenced by variation of peptide length and D-amino acid substitutions. The
association behaviour was found to correlate strongly with the stability of a
b -sheet conformation. Model peptides with a (valine-threonine)n-domain, n ? 6
form stable, water-soluble b -sheet complexes with molecular masses of more
than 2000 kDa, which are organized in fibrillar structures. The fibrils show
similarities with naturally occurring amyloid fibrils.
The second part of the work occupies with the conformation and association of
the Alzheimer?s disease peptide Ab (1-42). A critical event in Alzheimer?s
disease is the transition of Ab peptides from their soluble, monomeric forms
into disease-associated b -sheet-rich conformers. In order to assess the
impact of conformational alterations on the initiation of amyloid formation
the influence of position-specific D-amino acid substitutions on the secondary
structure and association behaviour of Ab (1-42) was studied. Therefore a
complete D-amino acid replacement set of Ab(1-42) was synthesized. It was
shown that the conformational switch of monomeric Ab (1-42) into a b
-structure is initiated by destabilization of the central a -helical domain
comprising residues 11 to 24. This conformational a -to-b switch was directly
accompanied by an aggregation process leading to the formation of amyloid
fibrils. The present results have demonstrated for the first time, using the
full-length 42-mer Alzheimer-peptide, that the conformational stability of the
central region (residues 11-24) directly controls the molecular switch of the
peptide into an associating b -sheet structure.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
beta-sheet structure
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Konformation und Assoziation Amyloid-bildender Peptide
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Michael Bienert
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Ferdinand Hucho
dc.date.accepted
2000-07-25
dc.date.embargoEnd
2001-02-02
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2001000108
dc.title.translated
Conformation and Association of Amyloid-forming Peptides
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000000529
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2001/10/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000000529
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access