Pathogenese der spinozerebellären Ataxie Typ 3Einfluss der CK2-abhängigen Phosphorylierung auf die zelluläre Lokalisation und Funktion von Ataxin-3
Einfluss der CK2-abhängigen Phosphorylierung auf die zelluläre Lokalisation und Funktion von Ataxin-3
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DissertationDate of Exam
26.05.2008Date of Publication
2008Advisor
Wüllner, UllrichCo-Referee
Höhfeld, JörgMetadata
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Abstract
Bei den autosomal-dominant vererbten spinozerebellären Ataxien handelt es sich um neurodegenerative Erkrankungen, die durch einen selektiven Verlust von Nervenzellen im zentralen Nervensystem gekennzeichnet sind. Die spinozerebelläre Ataxie Typ 3 (SCA3) ist die weltweit häufigste Form einer vererbten Ataxie-Erkrankung. Sie wird durch eine CAG-Repeat-Expansion im translatierten Bereich eines Gens verursacht, das für Ataxin-3, ein 42 kDa großes Protein mit bisher unvollständig geklärter physiologischer Funktion, kodiert. Normales Ataxin-3 wird ubiquitär exprimiert und findet sich überwiegend im Zytoplasma von Zellen. Die CAG-Trinukleotid-Expansion bewirkt, dass Ataxin-3 mit einem verlängerten Polyglutamin-Abschnitt exprimiert wird und im Zellkern als unlösliches Proteinaggregat auftritt. Die Kerntranslokation und Aggregation von Ataxin-3 stellt einen entscheidenden pathogenetischen Prozess dar, der mit Neurodegeneration und Zelltod verbunden ist.
In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals durch systematische in silico Analysen und Mutagenese-Studien ein Kerntranslokations-Mechanismus von Ataxin-3 identifiziert werden. Dieser beruht auf der Phosphorylierung von drei Serinen durch Casein-Kinase II (CK2), im ersten und dritten Ubiquitin-interagierenden Motiv von Ataxin-3. Während die CK2-Phosphorylierung von normalen Ataxin-3 zu einer Steigerung der transkriptionellen Repressoraktivität im Kern führt, kommt es bei expandierten Ataxin-3 zu einer verstärkten nukleären Aggregation des mutierten Proteins und einem Verlust der transkriptionellen Ataxin-3-Repressoraktivität. Durch pharmakologische Inhibition der CK2-Aktivität konnte ferner gezeigt werden, dass die nukleäre Translokation und nukleäre Aggregation von Ataxin-3 verhindert werden kann. Aus den Ergebnissen läßt sich schliessen, dass die CK2-abhängige Phosphorylierung von Ataxin-3 einen entscheidenden Einfluss auf die Lokalisierung und Funktion des Proteins hat und an der SCA3-Pathogenese beteiligt ist.
Subjects
Classification (DDC)
570 Biowissenschaften, BiologieOnline-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-14423
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-14423,
author = {{Thorsten Müller}},
title = {Pathogenese der spinozerebellären Ataxie Typ 3 : Einfluss der CK2-abhängigen Phosphorylierung auf die zelluläre Lokalisation und Funktion von Ataxin-3},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2008,
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Bei den autosomal-dominant vererbten spinozerebellären Ataxien handelt es sich um neurodegenerative Erkrankungen, die durch einen selektiven Verlust von Nervenzellen im zentralen Nervensystem gekennzeichnet sind. Die spinozerebelläre Ataxie Typ 3 (SCA3) ist die weltweit häufigste Form einer vererbten Ataxie-Erkrankung. Sie wird durch eine CAG-Repeat-Expansion im translatierten Bereich eines Gens verursacht, das für Ataxin-3, ein 42 kDa großes Protein mit bisher unvollständig geklärter physiologischer Funktion, kodiert. Normales Ataxin-3 wird ubiquitär exprimiert und findet sich überwiegend im Zytoplasma von Zellen. Die CAG-Trinukleotid-Expansion bewirkt, dass Ataxin-3 mit einem verlängerten Polyglutamin-Abschnitt exprimiert wird und im Zellkern als unlösliches Proteinaggregat auftritt. Die Kerntranslokation und Aggregation von Ataxin-3 stellt einen entscheidenden pathogenetischen Prozess dar, der mit Neurodegeneration und Zelltod verbunden ist.
In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals durch systematische in silico Analysen und Mutagenese-Studien ein Kerntranslokations-Mechanismus von Ataxin-3 identifiziert werden. Dieser beruht auf der Phosphorylierung von drei Serinen durch Casein-Kinase II (CK2), im ersten und dritten Ubiquitin-interagierenden Motiv von Ataxin-3. Während die CK2-Phosphorylierung von normalen Ataxin-3 zu einer Steigerung der transkriptionellen Repressoraktivität im Kern führt, kommt es bei expandierten Ataxin-3 zu einer verstärkten nukleären Aggregation des mutierten Proteins und einem Verlust der transkriptionellen Ataxin-3-Repressoraktivität. Durch pharmakologische Inhibition der CK2-Aktivität konnte ferner gezeigt werden, dass die nukleäre Translokation und nukleäre Aggregation von Ataxin-3 verhindert werden kann. Aus den Ergebnissen läßt sich schliessen, dass die CK2-abhängige Phosphorylierung von Ataxin-3 einen entscheidenden Einfluss auf die Lokalisierung und Funktion des Proteins hat und an der SCA3-Pathogenese beteiligt ist.
url = {https://hdl.handle.net/20.500.11811/3620}
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