Neurodegenerative Erkrankungen sind assoziiert mit der Fehlfaltung und krankhaften Ablagerung körpereigener Proteine im zentralen Nervensystem. Neueste Forschungsergebnisse zeigen, dass betroffene Zellen diese Proteinaggregate untereinander austauschen können, was möglicherweise zu der Ausbreitung von Proteinablagerungen im erkrankten Gewebe beiträgt. Übertragene Proteinaggregate scheinen dabei die Fehlfaltung des normalerweise löslich vorliegenden Proteins zu induzieren. Diese Verhalten erinnert an Prionen, unkonventionelle Krankheitserreger, deren Erbinformation nicht in Nukleinsäure verschlüsselt vorliegt sondern in Proteinfaltung. In Säugetieren rufen Prionen tödlich verlaufende transmissible spongiforme Enzephalopathien aus. Unser Labor untersucht generelle Mechanismen der Bildung und Vermehrung infektiöser Proteinaggregate in Säugetierzellen. Uns interessiert besonders, wie infektiöse Proteinaggregate zwischen Zellen ausgetauscht werden.

Prionerkrankungen oder transmissible spongiforme Enzephalopathien (TSE) sind neurodegenerative Erkrankungen, die durch infektiöse Partikel aus zellulärem Prionprotein hervorgerufen werden. Prionen vermehren sich durch die Umfaltung des zellulären Prionproteins in seine infektöse, aggregierte Form. Prionen breiten sich innerhalb des Gewebes aus, können aber auch von einem erkrankten Individuum zum nächsten weiter gegeben werden.

Interessanterweise finden sich in Hefen ähnliche geordnete Proteinaggregate, die sich in einer prionähnlichen Weise auf Tochterzellen übertragen lassen. In Hefe sind diese Proteinaggregate meist nicht tödlich und beeinflussen nur die Wachstumseigenschaften der Hefekultur. Erstaunlicherweise finden sich viele Proteine bei Säugetieren, die vergleichbare Proteinabschnitte besitzen, die in Hefen für die Prionaktivität verantwortlich sind. Eine Fehlfaltung humaner Proteine mit diesen sogenannten prionähnlichen Domänen wurde kürzlich mit neurodegenerativen Erkrankungen wie der Amyotrophen Lateralsklerose in Verbindung gebracht. Ob prionähnliche Domänen unter bestimmten Umständen auch in Säugetierzellen die Replikation und die Ausbreitung von Proteinaggregaten zwischen Zellen induzieren könnten, ist nicht hinreichend erforscht. Wir verwenden zellbasierte Hochdurchsatzassays, organotypische Hirn-schnittkulturen und Mausmodelle, um die Replikation und Verbreitung von TSE Erregern und Proteinaggregaten mit prionähnlichen Domänen zu untersuchen.