Titel der Studie:

Die Bedeutung von Parkin für die NMDA-vermittelte Exzitotoxizität

Von:

Dr. Anne Söhn,
Abteilung für Medizinische Genetik
Eberhard Karls Universität, Tübingen 

Abstract:

Glutamat-Exzitotoxizität ist ein toxischer Prozess, bei dem Neuronen durch Übererregung von Glutamatrezeptoren geschädigt werden. Diesem Prozess wird auch eine potenzielle Bedeutung für den Verlust dopaminerger Neurone beim Morbus Parkinson zugeschrieben (Beal, 1998; Jenner und Olanow, 2006). Parkin, ein zentrales Protein in der Pathogenese des Morbus Parkinson, konnte ebenfalls mit diesem Prozess in Verbindung gebracht werden, indem gezeigt werden konnte, dass es postmitotische Neuronen vor Exzitotoxizität durch Kainat, einem Glutamat-Agonisten, schützt (Staropoli et al., 2003) und indem es in einem großen multimeren Komplex mit der NMDAR2B-Untereinheit von NMDA-Rezeptoren, einem Subtyp von Glutamatrezeptoren, nachgewiesen wurde (Fallon et al., 2002).

Mit Hilfe von Co-Immunopräzipitationen mit diversen Kandidatenproteinen konnten wir eine Interaktion zwischen Parkin und der NMDAR2B-Untereinheit zeigen, bei der es sich sehr wahrscheinlich um eine direkte Interaktion zwischen beiden Proteinen handelt. Im vorliegenden Projekt soll die Art dieser Interaktion näher untersucht werden, ebenso wie die funktionelle Relevanz einer direkten oder indirekten Interaktion der beiden Proteine. Speziell soll getestet werden, ob die NMDAR2B-Untereinheit ein Substrat der E3-Ligase-Aktivität von Parkin ist, ob also eine Ubiquitinierung vermittelt durch Parkin stattfindet. Ferner soll untersucht werden, ob Parkin die Expression der NMDAR2B-Untereinheiten, ihre subzelluläre Expression bzw. ihre Oberflächenexpression beeinflusst. Dazu werden subzelluläre Fraktionierungen und Immunfluoreszenzfärbungen an primären Neuronenkulturen von Parkin-Knockout-Mäusen im Vergleich zu Wildtypneuronen durchgeführt. Downstream-Effekte der untersuchten Beziehungen zwischen Parkin und NMDA-Rezeptoren, wie beispielsweise ein veränderter Calcium-Einfluss über NMDA-Rezeptoren oder eine veränderte Sensitivität gegenüber Glutamat-Exzitotoxizität in Abwesenheit von Parkin werden Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sei1n. Das Verständnis einer potenziellen funktionellen Interaktion zwischen Parkin und NMDA-Rezeptoren ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung neuer Therapieoptionen. Eine Intervention auf Ebene der NMDA-Rezeptoren wäre dabei nicht nur für Patienten mit Mutationen im Parkin-Gen, die zu einer häufigen, rezessiv vererbten Form des Morbus Parkinson führen, vielversprechend, sondern auch für die weit häufigeren sporadischen Formen der Erkrankung, da in den Gehirnen von Patienten mit sporadischem Morbus Parkinson eine chemische Modifikation von Parkin (S-Nitrosylierung) nachgewiesen wurde, die ebenfalls die E3-Ligase-Aktivität von Parkin und seine protektiven Eigenschaften beeinträchtigt (Chung et al., 2004; Yao et al., 2004).

In vergleichbarer Weise beeinflusst auch die Phosphorylierung von Parkin seine funktionellen Eigenschaften. Es ist daher vorstellbar, dass posttranslationale Modifikationen des Parkin-Proteins bei sporadischen Parkinson-Patienten auch mit dem noch näher zu definierenden physiologischen Einfluss von Parkin auf die NMDA-Rezeptor-Funktion und -Lokalisation interferieren und so möglicherweise zu einer verstärkten Exzitotoxizität beitragen. Dies würde wiederum eine weitere S-Nitrosylierung von Parkin begünstigen, da durch die Aktivierung der neuronalen NO-Synthase (nNOS) eine Überproduktion von NO stattfinden würde (Nakamura und Lipton, 2008). Medikamente, die in diese positive Verstärkungsschleife eingreifen, sind daher dringend erforderlich, setzen jedoch die Kenntnis des zugrundeliegenden pathogenetischen Prozesses voraus.

Literatur:

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Staropoli, J. F., et al., 2003. Parkin is a component of an SCF-like ubiquitin ligase complex and protects postmitotic neurons from kainate excitotoxicity. Neuron. 37, 735-49.
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