Funktion eines Alzheimer-Schlüsselproteins entdeckt

Wissenschaftler der Universität Bonn haben in Zusammenarbeit mit italienischen Forschern die biologische Funktion eines Proteins entdeckt, das normalerweise mit der Entstehung der Alzheimer-Erkrankung in Verbindung gebracht wird. Ihre Ergebnisse erscheinen Ende September in der US-Zeitschrift „FASEB-J.“; sie sind aber bereits in voller Länge Online abrufbar.

In der Hirnrinde von Alzheimer-Erkrankten finden sich regelmäßig große Eiweiß-Aggregate, die sogenannten Alzheimer-Plaques, die vorwiegend aus Abeta-Peptid bestehen. Man nimmt an, dass sie die Krankheit auslösen, indem sie die Hirnzellen abtöten. Abeta ist ein Spaltprodukt von APP, einem größeren Vorläufer-Protein, das nicht nur in den Nervenzellen der Hirnrinde, sondern in nahezu allen Zelltypen des Organismus nachgewiesen wurde.

Bislang war es ein großes Rätsel, warum der Körper ein Eiweiß bildet, das eine der schwersten Gehirnerkrankungen auslösen kann. Die Zellbiologen Dr. Gregor Kirfel und Professor Dr. Volker Herzog suchen daher gemeinsam mit ihrem Doktoranden Thomas Quast seit längerem nach der normalen Funktion von APP. Dabei konzentrieren sie sich auf ein alternatives Spaltprodukt, das wegen seiner Löslichkeit als sAPP („soluble APP“) bezeichnet wird. Normalerweise spaltet der Körper APP so, dass dabei sAPP freigesetzt wird. Das „Alzheimer-Protein“ Abeta kann sich dann nicht mehr bilden. Die Bonner Forscher haben nun herausgefunden, dass sowohl APP als sAPP eine zentrale Rolle bei den lebenswichtigen Schutzmechanismen des Körpers gegen UV-Strahlung spielt. Sie kooperierten dabei mit einem Labor in Italien.

Der Schutz gegen UV-Strahlung wird beim Menschen im Wesentlichen durch die Einlagerung des gelblichen bis bräunlich-schwarzen Pigments Melanin in die oberen Hautschichten, die Epidermis, bestimmt – je mehr Melanin, desto stärker die Bräunung der Haut und damit der UV-Schutz. Der Farbstoff wird in bestimmten Hautzellen, den Melanocyten, produziert, die ihn in kleinen Bläschen, Melanosomen genannt, speichern. Wie winzige Eisenbahnwaggons fahren diese Melanosomen mit ihrer Fracht auf molekularen Schienen zu der Stelle, wo sie ausgeschüttet werden. Die „Bahnhöfe“ befinden sich in enger Nähe zu einem weiteren Zelltyp, den Keratinocyten. Diese Hautzellen nehmen das Melanin auf, um ihre empfindliche DNA vor schädlicher UV-Einstrahlung zu schützen. Menschen, die kein Melanin produzieren können, leiden weit häufiger unter Hautkrebs.

Das intakte APP scheint dafür zu sorgen, dass der Melanin-Transport in den Melanocyten klappt. Mit der einen Seite verankert es sich in der Membran eines Melanosoms, mit der anderen bindet es an ein Motorprotein, das dann das Bläschen samt Melanin-Inhalt entlang der molekularen Schienen an die vorgesehene Stelle zieht. Dieser Vorgang wird von der löslichen APP-Form, dem sAPP, stimuliert. Das gesamte Protein APP und sein Spaltprodukt sAPP schützen demnach unseren Körper gegen UV-Strahlung .

„Das Abeta-Peptid könnte daher der krankheitsauslösende Rest eines ansonsten lebenswichtigen Eiweißstoffs sein“, spekuliert Professor Herzog. „APP hat eben zwei äußerst unterschiedliche Gesichter: Es kann sich einerseits als Ursache einer bedrohlichen Erkrankung erweisen, wenn das Abeta-Peptid freigesetzt wird. Es erfüllt jedoch lebenswichtige Funktionen, wenn es richtig gespalten und sAPP freigesetzt wird. Die Melanocyten haben uns seine physiologische Bedeutung gezeigt.“

Ansprechpartner:

Professor Dr. Volker Herzog
Institut für Zellbiologie der Universität Bonn
Telefon: 0228 – 73-5301
E-Mail: herzog@uni-bonn.de

Dr. Gregor Kirfel
Institut für Zellbiologie der Universität Bonn
Telefon: 0228 – 73-5306
E-Mail: g.kirfel@uni-bonn.de