NGFN-PLUS

Modifier screen in flies overexpressing LRRK2

Leitung:    Univ.-Prof. Dr. med. Jörg B. Schulz
Institut: Universität Aachen
Homepage: www.neuroscience-aachen.de
Die Parkinson-Krankheit (PK) ist eine neurodegenerative Krankheit, die durch den progressiven Verlust dopaminerger Neurone charakterisiert ist. Bestimmte Mutationen in dem Gen LRRK2 sind mit der PK assoziiert. Die zur Erkrankung führenden Mutationen erhöhen die Aktivität von LRRK2. Daher wird angenommen, dass die gesteigerte Aktivität von LRRK2 die PK auslöst. Somit ist die Analyse der Funktion von LRRK2 von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der PK. In der Fliege ist ein LRRK2 entsprechendes Protein zu finden, kurz dLrrk genannt. Zur funktionalen Analyse wurden das für dLrrk kodierende Gen (dLrrk) kloniert und transgene Fliegen generiert, mit Hilfe derer dlrrk räumlich und zeitlich gerichtet angeschaltet (exprimiert) werden kann. Anhand von Zellkulturexperimenten, biochemischen Analysen und genetischen in vivo-Analysen (Fliege) konnten wir zeigen, dass dLrrk und humanes LRRK2 an der Regulation des sogenannten “extracellular signal-regulated kinases” (ERK)-Signaltransduktionsweg beteiligt sind. Die Expression von dLrrk während der Flügelentwicklung hat eine vom Wildtyp abweichenden Morphologie des Flügels zur Folge. Dieser leicht erkennbare Phänotyp wurde für zwei Screens genutzt.

1. Genomweiter genetischer Screen
Die im Screen identifizierten Genprodukte, welche den dLrrk-induzierten Phänotyp modifizieren, sind zum Teil direkt mit dem ERK-Signaltransduktionsweg in Verbindung zu bringen. Unsere bisherigen Experimente lassen jedoch keine eindeutige Plazierung von dLrrk innerhalb der ERK-Signaltransduktionskaskade zu. Dies liegt höchstwahrscheinlich an der Tatsache, dass dLrrk nicht direkt an der Signalübermittlung beteiligt ist.

2. Modifikation des dLrrk-induzierten Phänotyps durch pharmakologische Verbindungen
Nach Ermittlung der optimalen Applikationsbedingungen der Verbindungen haben wir den Screen erfolgreich durchgeführt. Der „Readout“ in diesem Screen war der oben beschriebene Flügel-Phänotyp. Initial wurden 122 Verbindungen im Primär-Screen als dLrrk-Modifier identifiziert. In weiteren Analysen konnte gezeigt werden, dass  21 dieser Verbindungen eine sehr robuste Suppression des Flügelphänotyps hervorrufen. Leider ist eine Überprüfung unserer Verbindungen in Mäusen zur Zeit nicht möglich. Entgegen den Erwartungen sind keine Mausmodelle vorhanden, in den die Überexpression von LRRK2 robuste Phänotypen auslöst. Daher wird zur Zeit eine Validierung der Verbindungen im Zellkultur-Modell durchgeführt.