Untersuchungen zur Aggregation des ALS-relevanten TDP-43(307-347)

Reusche, Vanessa

dc.contributor.advisor	Thomas, Franziska Prof. Dr.
dc.contributor.author	Reusche, Vanessa
dc.date.accessioned	2022-12-12T18:37:42Z
dc.date.available	2022-12-19T00:50:08Z
dc.date.issued	2022-12-12
dc.identifier.uri	http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14408
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9615
dc.format.extent	357 Seiten	de
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subject.ddc	540	de
dc.title	Untersuchungen zur Aggregation des ALS-relevanten TDP-43(307-347)	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Studies on the aggregation of the ALS-related TDP-43(307-347)	de
dc.contributor.referee	Thomas, Franziska Prof. Dr.
dc.date.examination	2022-02-25	de
dc.description.abstractger	Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine tödliche, multikausale, neurodegenerative Erkrankung, für die es bisher keine Heilungsmethode gibt. Abnormale zytoplasmatische Aggregate von TDP-43, einem multifunktionalen RNA-bindenden Protein, sind ein pathologisches Hauptmerkmal von ALS. Die größtenteils strukturell ungeordnete C-terminale Domäne (CTD) übernimmt eine Schlüsselrolle bei der Aggregation und enthält den Großteil aller ALS-relevanten Mutationen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden unterschiedliche Einflüsse auf die Aggregation der hochkonservierten Subdomäne TDP-43(307−347) untersucht, die in der amyloidogenen Kernregion der CTD lokalisiert ist. Ziel war es, ein besseres Verständnis über die Mechanismen der Aggregation zu erlangen, um einen möglichen Therapieansatz zu entwickeln. TDP-43(307−347) enthält sieben oxidationsempfindliche Methionin-Reste. Um den Einfluss von oxidativem Stress auf die Aggregation von TDP-43(307−347) zu untersuchen, wurde Methionin in variierender Anzahl und an unterschiedlichen Positionen durch Methioninsulfoxid substituiert. Im Großen und Ganzen verlangsamte sich die Aggregation mit steigendem Oxidierungsgrad bis hin zur Inhibierung bei vollständiger Oxidation. Allerdings konnte zusätzlich eine eindeutige Abhängigkeit von der oxidierten Position auf die Aggregation beobachtet werden. So wurde durch die Oxidation an einigen Positionen die vollständige Aggregation maßgeblich beschleunigt, wohingegen an anderen Positionen eine Verzögerung der Aggregation beobachtet wurde. Darüber hinaus wurde der Einfluss von fünf unterschiedlichen ALS-relevanten Mutationen auf die Aggregation untersucht. Auch hier konnte eine signifikante Abhängigkeit von der Position sowie dem substituierten Aminosäurerest beobachtet werden. Zusätzlich war der Einfluss von verschiedenen artifiziellen Membransystemen auf die Aggregation von Interesse. TDP-43(307−347) assoziierte an Membranen, die die innere Mitochondrien-membran (IMM) imitierten, wodurch die Aggregation signifikant beschleunigt wurde. Die vollständige Oxidation der Methionin-Reste hingegen inhibierte die Assoziation und Aggregation. Des Weiteren wurde der Einfluss von amphipathischen α helikalen Peptiden (AHPs) mit unterschiedlich großer hydrophober Oberfläche auf die Aggregation untersucht. Sie sollten als Membranmimetikum eingesetzt werden, um ein Helixbündel mit TDP-43(307−347) zu bilden und dadurch dessen Selbstassoziation und Aggregation zu inhibieren. Jedoch zeigte keines der gewählten AHPs eine Inhibierung der Aggregation. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit ein tieferes Verständnis für die Aggregation von TDP-43(307−347) erlangt werden. Dies bildet eine Grundlage für die Entwicklung möglicher Therapieansätze für TDP-43-Proteinopathien.	de
dc.description.abstracteng	Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal, multicausal, neurodegenerative disease for which there is so far no cure. Abnormal cytoplasmic aggregates of TDP-43, a multifunctional RNA-binding protein, are a pathological hallmark of ALS. The largely structurally disordered C-terminal domain (CTD) adopts a key role in aggregation and contains the majority of all ALS-relevant mutations. In this work, different influences on the aggregation of the highly conserved subdomain TDP-43(307−347), which is localized in the amyloidogenic core region of the CTD, were investigated to gain a better understanding of the mechanisms of aggregation and to develop a potential therapeutic strategy. TDP-43(307−347) contains seven oxidation-sensitive methionine residues. To investigate the effect of oxidative stress on the aggregation of TDP-43(307−347), methionine was substituted by methionine sulfoxide in varying quantities and at different positions. Generally, aggregation was slowed down with an increasing degree of oxidation up to inhibition at complete oxidation. However, a clear dependence of the oxidised position on the aggregation was observed. Oxidation of some methionine residues led to significantly accelerated aggregation, whereas oxidation of other residues delayed the aggregation process. In addition, the influence of five different ALS-relevant mutations on aggregation was investigated. Again, a significant dependence on the position within the peptide sequence as well as on the substituted amino acid residue was observed. The influence of different artificial membrane systems on aggregation of TDP-43(307−347) was also of interest. TDP-43(307−347) associated with membranes mimicking the inner mitochondrial membrane (IMM) lead to a significantly enhanced aggregation. In contrast, complete oxidation of methionine residues inhibited the association without inducing aggregation. In addition, the influence of amphipathic α-helical peptides (AHPs) with varying hydrophobic surface areas on the aggregation was investigated. They were to be used as membrane mimics to form a helical bundle with TDP-43(307−347), thereby inhibiting self-association and aggregation. However, none of the selected AHPs showed inhibition of aggregation. In summary, this work established a deeper understanding of the aggregation of TDP-43(307−347), which should allow the development of potential therapeutic strategies for TDP-43 proteinopathies.	de
dc.contributor.coReferee	Steinem, Claudia Prof. Dr.
dc.subject.ger	aggregationsempfindliche Peptide	de
dc.subject.ger	TDP-43	de
dc.subject.ger	Methioninsulfoxid	de
dc.subject.ger	oxidativer Stress	de
dc.subject.ger	amyotrophe Lateralsklerose	de
dc.subject.ger	Peptid-Membran-Interaktion	de
dc.subject.eng	aggregation-prone peptides	de
dc.subject.eng	TDP-43	de
dc.subject.eng	methionine sulfoxide	de
dc.subject.eng	oxidative stress	de
dc.subject.eng	amyotrophic lateral sclerosis	de
dc.subject.eng	peptide-membrane interaction	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14408-3
dc.affiliation.institute	Fakultät für Chemie	de
dc.subject.gokfull	Chemie (PPN62138352X)	de
dc.description.embargoed	2022-12-19	de
dc.identifier.ppn	1826840729
dc.notes.confirmationsent	Confirmation sent 2022-12-13T06:15:01	de

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