Funktionelle Charakterisierung einer neuen Proteininteraktion zwischen Parkin und BAG1

Abstract

Parkin spielt als E3-Ligase eine entscheidende Rolle für die Entstehung des autosomal-rezessiv vererbten Morbus Parkinson (MP). Eine Verminderung der Parkin-Aktivität kann auch zum Zelluntergang der dopaminergen Neurone beim sporadischen MP beitragen. Bcl-2-associated athanogene 1 (BAG1), ein Mitglied der BAG-Familie, wirkt als Cochaperon modulierend auf Hsp70 ein und stellt ein wichtiges Bindeglied zwischen den zellulären Faltungshelfern und dem Ubiquitin-Proteasom-System dar. In der vorliegenden Arbeit konnte mit Hilfe von Co-Immunopräzipitations- und Immunozytochemie-Versuchen gezeigt werden, dass BAG1 mit Parkin interagiert. Zudem wurde dargestellt, dass BAG∆C, eine Deletionsmutante von BAG1, die zum Verlust der BAG-Domäne führt, immer noch die Fähigkeit besitzt, mit Parkin zu interagieren. Eine eindeutige wechselwirkende Parkin-Domäne konnte jedoch in Co-Immunopräzipitations-Versuchen nicht verifiziert werden. Mit Hilfe von Western-Blot-Analysen konnte ein inhibierender Effekt von BAG1 auf die E3-Ligase-Funktion von Parkin aufgezeigt werden. BAG1 führte sowohl zu einer verminderten Parkin-vermittelten Abbaurate als auch Ubiquitinylierung des Substratproteins CDCrel-1. Auch für BAG∆C ließ sich dieser Effekt auf die Parkin-Aktivität nachweisen.

Schließlich konnte in Western- und Dot-Bot-Analysen sowie in Immunozytochemie-Versuchen gezeigt werden, dass BAG1 zu einer verstärkten Ubiquitinylierung und Akkumulation von Parkin in zelluläre Aggregate führt. BAG∆C hingegen verliert diesen Einfluss auf die Ubiquitinylierung und Löslichkeit von Parkin. Daher wurde vermutet, dass das Chaperon Hsp70, an der verminderten Löslichkeit von Parkin beteiligt ist. BAG∆C verliert durch die Deletion in der BAG-Domäne die Fähigkeit, mit Hsp70 zu interagieren.

Zusammenfassend konnten wir in dieser Arbeit mit der Interaktion von Parkin und BAG1 eine neue wichtige Verbindung zwischen dem Chaperon- und Ubiquitin-Proteasomsystem darstellen. Diese Ergebnisse bestätigen Beobachtungen, die bereits mit BAG5 und BAG2 erzielt wurden (Arndt et al. 2005, Kalia SK et al. 2004). Wir vermuten daher, dass BAG1 durch die Inhibition von Parkin und die Akkumulation in zelluläre Aggregate eine Rolle bei der Entstehung und Progression des sporadischen MP spielt.