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Svenja König, AG Kins und Eggert

Geburtsdatum:             28.08.1995

Kontaktmail:                  s.koenig(at)biologie.uni-kl(dot)de

Studiengang:               Biowissenschaften (Bachelor)

                                      Technische Universität Kaiserslautern (TUK)

                                  
                                      Biology – Neurobiology (Master)

                                      Technische Universität Kaiserslautern (TUK)

Promotionsthema

Identifizierung von neuroprotektiven Verbindungen zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen

Bachelorarbeit

Titel: Sekretierte Heparansulfatproteoglycane beeinflussen die trans-Dimerisierung von APP/APLPs

-verfasst in Englisch-

Inhalt:

Die Alzheimer-Krankheit (AD) ist eine fortschreitende und neurodegenerative Erkrankung des Gehirns und als weltweit häufigste Demenzerkrankung bekannt. Zu den histopathologischen Merkmalen dieser Krankheit gehören Neurofibrillen, aus hyperphosphoryliertem Tau-Protein, und senilen Plaques. Dies sind extrazelluläre Ablagerungen des Amyloid-β (Aβ) Proteins, welches durch die proteolytische Prozessierung des Amyloid-Vorläuferproteins (APP) erzeugt wird. APP ist das Mitglied einer Genfamilie, welche auch die beiden Säugetierhomologen APLP1 und APLP2 (Amyloid-Vorläufer-ähnliches Protein 1 und Amyloid-Vorläufer-ähnliches Protein 2) umfasst. Diese drei Proteine ​​können Homo- und Heterodimere bilden, wodurch die physiologischen Eigenschaften der Zelle kontrolliert werden. Wenn die Dimere in cis-Orientierung gebildet werden, können sie die Verarbeitung von APP beeinflussen. Ihre trans-Dimerisierungseigenschaften sind für ihre Funktion als zelluläre und synaptische Adhäsionsmoleküle wesentlich. Interessanterweise legen vorläufige Daten nahe, dass Metalle (Kupfer und Zink) sowie Heparin und sekretierte Heparansulfat-Proteoglycane (HSPGs) die Dimerisierung von APP und seinen Homologen beeinflussen können.

In einem ersten Teil dieser Arbeit sollte ein neues Expressionskonstrukt kloniert werden, um die Metallbindestellen von APLP2 und ihre Rolle als Modulatoren der Dimerisierung zu charakterisieren.

In einem zweiten Teil wurden IgG Fc-Fusionsproteine, die die Ektodomäne von APP, APLP1 und APLP2 enthielten, an Protein A-Kügelchen gebunden, um die Aggregationseigenschaften durch einen „Kügelchenaggregationstest“ in Abhängigkeit von verschiedenen Zellmedien (von Fibroblasten, Neuronen und Gliazellen) zu untersuchen. Die Modulationsaktivität des Zellmediums war in Gegenwart von Heparinase oder nach Hitzedenaturierung signifikant verringert, während die Dimerisierungseigenschaften von APLP1 durch Heparin verbessert werden konnten. Dies legt nahe, dass HSPGs an der Dimerisierung von APP, APLP1 und APLP2 beteiligt sind. Die HSPG-Proteinkomponente könnte jedoch eine wichtigere Rolle für APP und APLP2 spielen. Darüber hinaus konnten verschiedene sekretierte Proteine, ​​wie Complement C3 oder Fibulin, durch massenspektroskopische Experimente identifiziert werden und könnten somit an der Regulation der Dimerisierung beteiligt sein. Darüber hinaus beeinflussen die sekretierten Faktoren verschiedener Zellmedien die trans-Dimerisierung von APP und seinen Homologen unterschiedlich. Insbesondere APLP1 wurde durch sekretierte neuronale Faktoren beeinflusst, während alle Mitglieder der APP-Familie durch Astrozytenmedium positiv reguliert wurden. Dies legt nahe, dass APP/APLPs zusammen mit HSPGs und anderen sekretierten Proteinen an der Signalübertragung zwischen Neuronen und Astrozyten beteiligt sind.

Betreut durch: Alexander August, Prof. Dr. Stefan Kins.

Masterarbeit

Titel: Konsequenzen des APP-Funktionsverlustes auf Mitochondrien

-verfasst in Englisch-

Inhalt:

Die Alzheimer-Krankheit (AD) ist die weltweit häufigste Ursache für Demenz. Eine wachsende Anzahl an Berichten legt nahe, dass neben den gut charakterisierten neuropathologischen Symptomen, wie den amyloiden Plaques, auch mitochondriale Dysfunktion ein kritischer Faktor für die Pathogenese dieser Krankheit sein könnte. Überexpressionsstudien zeigten, dass das Amyloid-Vorläuferprotein (APP) zu Mitochondrien transportiert wird und dessen Akkumulation mitochondriale Schäden verursacht. Jedoch ist die physiologische Funktion von APP in Mitochondrien bisher noch unbekannt. Eine aktuelle Studie identifizierte erstmals mitochondriale Defizite in APP-knockout (KO) Astrozyten, die direkt mit dem Verlust der APP-Expression zusammenhingen. Diese zeigten bei APP-Funktionsverlust eine Fragmentierung des mitochondrialen Netzwerkes und eine prolongierte mitochondriale Calciumkinetik.

In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass dieser Defekt nicht auf eine Astrozyten-spezifische Funktion von APP zurückzuführen ist, da eine veränderte Mitochondrienmorphologie auch bei APP-defizienten MEFs und primären hippocampalen Neuronen beobachtet wurde. Jedoch zeigten neuronale Zellen andere Veränderungen des mitochondrialen Netzwerks, welche wahrscheinlich auf die hochspezialisierte Morphologie von Neuronen zurückzuführen sind. Durch die Analyse von APP-KO MEFs, die mit Volllängen-APP oder verschiedenen APP-Deletionsmutanten transfiziert wurden, konnte festgestellt werden, dass sowohl die E2- als auch die Transmembrandomäne zur Rettung der mitochondrialen Fragmentierung erforderlich sind. Zudem zeigten vorläufige Daten zur Untersuchung der Mitochondrienfunktion eine verringerte Wachstumsrate von APP-KO Zellen, die oxidative Phosphorylierung betrieben. In diesem Kontext zeigten Western Blot-Analysen reduzierte Level der Komplexe I-IV, jedoch nicht des Komplexes V.

Diese Ergebnisse zeigen, dass der mitochondriale Defekt in APP-KO Zellen nicht Astrozyten-spezifisch ist und der funktionelle Verlust von APP eine Veränderung der mitochondrialen Morphologie und Funktion durch noch unbekannte Mechanismen verursacht, bei welchen die E2- und die Transmembrandomäne eine wesentliche Rolle spielen.

Betreut durch: Prof. Dr. Stefan Kins.

Lieblingsbild aus Abschlussarbeit

Wichtiger Satz warum ich wissenschaftlich arbeiten will

Die Möglichkeit mit anderen Gruppen zu interagieren, um neue Techniken zu erlernen sowie Einblicke in neue Bereiche der Wissenschaft zu gewinnen. Außerdem finde ich es toll, dass es nach jeder Entdeckung neue Fragen zu lösen gibt.