Die physiologischen und pathologischen Funktionen von PINK1, Parkin undalpha-Synuclein

Leitung:		Prof. Dr. Dr. h.c. Christian Haass
Institut:		Adolf-Butenandt-Institut, Ludwig-Maximilians Universität München
Homepage:		www.biochemie.abi.med.uni-muenchen.de

Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die physiologischen Funktionen sowie die pathologischen Rollen der Parkinson-assoziierten Gene PINK1, Parkin und alpha-Synuclein aufzuklären. In einem differentiellen massenspektrometrischen Ansatz sollen physiologische Substrate der mitochondrialen Kinase PINK1 identifiziert werden. Dazu werden Mitochondrien von PINK1 knockout-Mäusen isoliert und deren Phosphoproteom analysiert. Parallel dazu studieren wir in einem interdisziplinären Projekt die inhibitorische Rolle von alpha-Synuclein auf die Membranfusion. Dabei kommen biophysikalische Techniken, Zellkulturmethoden und verschiedene Tiermodelle wie C. elegans oder Zebrafisch zum Einsatz. Darüber hinaus untersuchen wir in diesem Projekt die Interaktionen zwischen alpha-Synuclein und anderen Parkinson-assoziierten Genen. Ein Focus unseres Teilprojekts liegt in der Verwendung des Zebrafisches als neues Modellsystem zur Erforschung der Funktion von Parkinson-assoziierten Genen. Wir haben erfolgreich eine neue Technologie zur Generierung von transgenen Zebrafisch-Linien etabliert, in denen pathologische Ablagerungen verschiedener amyloidogener Proteine selbst während der frühen Embryogenese studiert werden können. Mit unserem Ansatz komplementieren und validieren wir Ergebnisse von anderen Modellsystemen wie Zellen, Drosophila oder Mäusen. In einem anderen Teilaspekt unseres Projektes verwenden wir transgene Parkin-Mäuse, um die Rolle von Parkin in der zellulären Stressantwort aufzuklären und um Signaltransduktionswege zu identifizieren, die von Parkin beeinflusst werden. Aus diesem integrativen Ansatz möchten wir neue Einblicke in ein regulatorisches und funktionelles Netzwerk Parkinson-assoziierter Gene bekommen. Wir hoffen, dadurch neue Ansatzpunkte für therapeutische Strategien zu finden.

Abbildung:
Oben: RNAi-vermittelte Reduzierung der Expression von Parkin oder PINK1 führt zu Veränderungen der mitochondrialen Morphologie. Hier gezeigt sind SH-SY5Y Zellen, die mit Kontroll-siRNA oder siRNA gegen Parkin oder PINK1 transfiziert wurden. Mitochondrien wurden mit einem Fluoreszenzfarbstoff angefärbt und in einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar gemacht.
Unten: Quantifizierung von SH-SY5Y Zellen, deren Mitochondrien durch die mittels RNAi reduzierte Expression von Parkin oder PINK1 fragmentiert sind. Diese Fragmentierung wird durch Expression der jeweiligen siRNA-resistenten cDNAs aufgehoben. Die Expression von pathogenen Parkin-Mutanten kann die mitochondriale Fragmentierung nicht aufheben. Die Expression von Parkin kann aber die Fragmentierung der Mitochondrien durch PINK1 siRNA aufheben. Durch diesen Effekt wird die Interaktion dieser beiden Gene verdeutlicht.