Titelaufnahme

Die okulopharyngeale Muskeldystrophy (OPMD) ist eine autosomal vererbbare Krankheit. Die ersten Symptome sind Schluckbeschwerden und Bindegewebsschwäche. Die Krankheit wird durch eine Trinukleotidexpansion (GCG) verursacht, wodurch eine Polyalaninsequenz des nukleären poly(A)-bindenden Proteins (PABPN1) von zehn auf maximal 17 Alanine verlängert wird. In Biopsiematerial von erkrankten Personen konnten intranukleäre Ablagerungen in Muskelzellen beobachtet werden, welche hauptsächlich aus PABPN1 bestehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Polyalanin-abhängige Fibrillenbildung der N-terminalen Domäne von PABPN1 (N-PABPN1) in vitro näher analysiert. Es war bekannt, dass die Fibrillenbildung abhängig von der Länge der Polyalaninsequenz ist und dass die Fibrillierung durch Ultraschall zerkleinerte Fibrillen (seeds) induziert wird. Es konnten Hinweise auf unterschiedliche Mechanismen zwischen den Fibrillenbildungen von N-(+7)Ala und N-WT in Gegenwart von seeds gefunden werden. Des Weiteren wurde eine direkte Abhängigkeit zwischen Beschleunigung der Fibrillenbildung und eingesetzter seed-Konzentration beobachtet, unabhängig ob homologes oder heterologes seeding die Fibrillierung induzierte. Durch Rasterkraftmikroskopie (AFM) wurden erstmals Strukturunterschiede zwischen N-WT- und N-(+7)Ala-Fibrillen gezeigt. Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Fibrillentypen besteht in der Stabilität gegenüber Guanidiniumthiocyanat (GdmSCN). Es wurde ebenfalls der Einfluss von RCMLA, Lysozym sowie einer Deletionsmutante von N-PAPBN1 auf die Fibrillenbildung der N-(+7)Ala-Variante untersucht. Des Weiteren konnte die Fibrillenbildung durch ein Polyalaninpeptid beschleunigt werden. Bei Untersuchungen zum Einfluss von Salzen konnte eine starke Beschleunigung der Fibrillenbildung durch Sulfat-Anionen beobachtet werden. Durch Zugabe von Arginin konnte die Fibrillierung verzögert und die Menge der gebildeten Fibrillen verringert werden. Entgegen den Erwartungen wurde eine Verkürzung der lag phase sowie eine Beschleunigung des Fibrillenwachstums durch Trehalose und Doxycyclin beobachtet.

Oculopharyngeal muscular dystrophy (OPMD) is an autosomal dominant disease that usually manifests itself within the fifth decade. The most prominent symptoms are progressive ptosis, dysphagia, and proximal limb muscle weakness. The disorder is caused by trinucleotide (GCG) expansions in the N-terminal part of the poly(A)-binding protein 1 (N-PABPN1) that result in the extension of a 10-alanine segment by up to seven more alanines. In patients, biopsy material displays intranuclear inclusions consisting primarily of PABPN1. Poly l-alanine-dependent fibril formation was studied using the recombinant N-terminal domain of PABPN1. In the case of the protein fragment with the expanded poly l-alanine sequence [N-(+7)Ala], fibril formation could be induced by low amounts of fragmented fibrils serving as seeds. Besides homologous seeds, seeds derived from fibrils of the wild-type fragment (N-WT) also accelerated fibril formation of N-(+7)Ala in a concentration-dependent manner. Using atomic force microscopy, differences in fibril morphology between N-WT and N-(+7)Ala were detected. Furthermore, fibrils of N-WT showed a lower resistance against solubilization with the chaotropic agent guanidinium thiocyanate than those from N-(+7)Ala. A systematic modulation of fibril formation kinetics was studied with proteins like RCMLA, Lysozyme and a deletion mutante of N-PABPN1. A poly-alanine peptide enhanced fibril formation rates. Experiments with inorganic salts showed an strong acceleration of fibrillation rates by sulfate anions because of salting out effects. The addition of L-arginine results in a delay of the fibrillation rates and in a reduction of the amount of fibrils. Doxycycline and trehalose, compounds that have been found to mitigate OPMD symptoms in animal models, surprisingly accelerated fibril formation.