Molekularni mehanizam neurodegeneracije u Niemann-Pickovoj bolesti tip C

Kategorija

Projekti Hrvatske zaklade za znanost

Datum početka

1.6.2017.

Datum završetka

31.5.2021.

Status

Završen

Glavni istraživač

Silva Katušić, dr.sc.

Silva.Hecimovic@irb.hr

+385 1 457 1327

Bolest Niemann-Pick tipa C (NPC) je rijetka nasljedna lizosomska bolest nakupljanja koju karakterizira nakupljanje kolesterola u lizosomima što dovodi do progresivne neurodegeneracije. Zanimljivo, ova rijetka bolest (uzrokovana mutacijama u genu NPC1ili NPC2) pokazuje niz značajki kompleksne Alzheimerove bolesti (AB) koje uključuju nakupljanje peptida amiloid-β (Aβ) i hiperfosforilaciju proteina tau.

Međutim, ove neurodegenerativne bolesti pokazuju različitu „ranjivost“ regija mozga; hipokampus je primarno oštećen u AB, dok je pošteđen u bolesti NPC, a cerebelum je pošteđen u AB, dok je primarno zahvaćen u bolesti NPC gdje dolazi do značajnog gubitka Purkinje neurona. U ovom projektu ćemo primijeniti saznanja opsežnih istraživanja najčešće neurodegenerativne bolesti AB s ciljem razumijevanja molekularnog mehanizam neurodegeneracije u rijetkoj bolesti NPC. Naši rezultati pokazuju da nakupljanje kolesterola u staničnom modelu bolesti NPC potiče povećano cijepanje proteina prekursora peptida amiloid-β (APP) proteazom BACE1 i uzrokuje povećan nastanak peptida Aβ.

Nedavno su, uz protein APP, otkriveni i brojni drugi supstrati proteaze BACE1 u mozgu čime je pokazana izrazito važna uloga ove proteaze u mozgu. Potaknuti tim otkrićima, ispitat ćemo ulogu proteolize enzimom BACE1 u patogenezi bolesti NPC i može li BACE1 predstavljati novu ciljnu molekulu za tretiranje/ublažavanje bolesti NPC. U hipokampusu i cerebelumu NPC1- i wt-miševa ispitat ćemo proteolizu i distribuciju APP kao i dva, nedavno otkrivena, isključiva supstrata za BACE1. Primarne kulture neurona hipokampusa i Purkinjeovih neurona cerebeluma ćemo upotrijebiti za otkrivanje mehanizma učinka BACE1 na patološke značajke NPC bolesti. Također, razvit ćemo ex vivo model bolesti NPC korištenjem organotipskih kultura moždanih rezova hipokampusa i cerebeluma te ćemo pratiti utjecaj inhibicije BACE1 na prevenciju/ublažavanje patoloških značajki bolesti NPC. Konačno, generirat ćemo mišji model NPC1 u kojem ćemo deletirati gen BACE1 za potvrdu dobivenih rezultatain vivo.

Ova istraživanja će ukazati na ulogu BACE1 u patogenezi NPC bolesti i na potencijalno ciljanje enzima BACE1 kao alternativnog pristupa liječenja ove još uvijek neizlječive bolesti.

REZULTATI

1. god. projekta: Otkrili smo povećano proteolitičko cijepanje BACE1 supstrata APP, Sez6 i Sez6L u hipokampusu, korteksu i cerebelumu 4-tjedna starih NPC1 vs. wt miševa. Ovaj rezultat ukazuje da postoje rani patološki procesi u nesimptomatskih NPC1 miševa koji uzrokuju povećano cijepanje enzimom BACE1. Naš dajnji cilj je ispitati mehanizme ovih ranih događaja u bolesti NPC1. Istraživanja na primarnim kulturama kortikalnih neurona NPC1 vs. wt miševa ukazuju na zastoj u unutarstaničnom transportu enzima BACE1 i supstrata Sez6 i Sez6L u endo/lizosomalnom putu što dovodi do povećane proteolize enzimom BACE1. Ovi rezultati su publicirani u časopisu PLoS One u srpnju 2018. god. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0200344.

NOVA OPREMA / MIŠEVI

25. srpnja 2017. - instalacija Olympus SZ61 Stereo Mikroskopa

14. prosinca 2017. - NPC1 mišji model stigao na IRB

DISEMINACIJA

19. svibnja 2018. - Otvoreni dani IRBa

- predstavljanje projekta u okviru punkta "BašTIna kulture stanica"

- voditelj punkta: mag.biol.mol. Kristina Dominko

- Kristina je sa svojim kolegicama predstavila različite stanične linije, primarne kulture neurona kao i bojanje proteina u stanicama i u rezovima mišjih mozgova metodom imunofluorescencije