Μελέτη της μοριακής δομής των παθογόνων παραγόντων που προκαλούν σπογγόμορφες εγκεφαλοπάθειες ανθρώπων και ζώων

Abstract

This thesis consists of two main parts. The main goal of this research project was the isolation and identification of brain proteins interacting with either cellular (PrPC) or infectious (PrPSc) prion protein. To achieve this goal we performed co-immunoprecipitation assays, in the presence or absence of chemical cross-linkers and PrP/affinity chromatography experiments. The results showed that PrPC is related to β4 subunit of nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) and other proteins of the membrane and cytoskeleton. The possible participation of β4 subunit nAChR in the pathogenesis of prion diseases was further studied in bioassays, using β4 knockout mice. In parallel, we characterized proteins co-purifying with the infectious prion protein in PrPSc enriched brain preparations. At the second part, we studied the proteolytic activity of the tissue plasminogen activator (tPA)/plasminogen system in normal and pathological brain tissue. The experimental procedures showed that tPA/plasminogen digests cellular PrPC but not the infectious PrPSc. These data, along with bioassays in tPA and plasminogen knockout animals, suggest that these molecules play a neuroprotective role in the propagation of prion diseases.

Η παρούσα διατριβή έχει δύο σκέλη. Το κύριο σκέλος υπήρξε η απομόνωση και ταυτοποίηση πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν με τη φυσιολογική ή τη παθολογική PrP. Γι’ αυτό το λόγο, διερευνήθηκε η αλληλεπίδραση της PrPC με πρωτεΐνες του εγκεφαλικού ιστού. Πιο συγκεκριμένα, εκτελέστηκαν πειράματα διπλής ανοσοκατακρήμνισης, παρουσία ή απουσία χημικών συνδετών, καθώς και χρωματογραφίας αγχιστείας ομογενοποιημάτων εγκεφάλου σε στήλες ακινητοποιημένης και αναδιπλωμένης PrP. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η φυσιολογική prion πρωτεΐνη αλληλεπιδρά με τη β4 υπομονάδα του νικοτινικού υποδοχέα της ακετυλοχολίνης (nAChR) καθώς και με πρωτεΐνες της πλασματικής μεμβράνης και του κυτταροσκελετού. H συμμετοχή της β4 υπομονάδας nAChR στην παθογένεση των ασθενειών prion μελετήθηκε με πειράματα βιοδοκιμασιών σε διαγονιδιακά ποντίκια. Ταυτόχρονα, μελετήθηκε η πρωτεϊνική σύσταση παθολογικών παρασκευασμάτων, εμπλουτισμένα στην PrPSc ισομορφή, προκειμένου να ταυτοποιηθούν πρωτεΐνες που συγκαθαρίζουν με τη μολυσματική PrP. Στο δεύτερο σκέλος μελετήθηκε η πρωτεολυτική δράση του ιστοειδικού ενεργοποιητή του πλασμινογόνου (tPA) σε φυσιολογικούς και παθολογικούς ιστούς. Οι πειραματικές δοκιμασίες έδειξαν ότι το σύμπλοκο tPA/πλασμινογόνου μπορεί να πέψει τη φυσιολογική PrPC αλλά όχι την παθολογική PrPSc. Αυτά τα δεδομένα, σε συνδυασμό με πειράματα μόλυνσης σε μοντέλα διαγονιδιακών πειραματόζωων, δείχνουν ότι το σύμπλοκο tPA/πλασμινογόνου πιθανόν να έχει νευροπροστατευτικό ρόλο στην εξέλιξη των ασθενειών prion.