Prionen Zellbiologie
Prof. Dr. Ina Maja Vorberg
Gruppenleiterin
Venusberg-Campus 1, Gebäude 99
(ehemals Sigmund-Freud-Str. 27)
53127 Bonn

ina.vorberg@dzne.de
 +49 228 43302-560

Forschungsschwerpunkte

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.

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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.

Schlüsselpublikationen

Riemschoss K, Arndt V, Bolognesi B, von Eisenhart-Rothe P, Liu S, Buravlova O, Duernberger Y, Paulsen L, Hornberger A, Hossinger A, Lorenzo-Gotor N, Hogl S, Müller SA, Tartaglia G, Lichtenthaler SF, Vorberg IM. Fibril-induced glutamine-/asparagine-rich prions recruit stress granule proteins in mammalian cells. Life Sci Alliance. 2019 Jul 02; 2 doi: 10.26508/lsa.201800280
Duernberger Y, Liu S, Riemschoss K, Paulsen L, Bester R, Kuhn P-H, SchöllingM , Lichtenthaler S.F, Vorberg I. Prion Replication in the Mammalian Cytosol: Functional Regions within a Prion Domain Driving Induction, Propagation, and Inheritance. Mol Cell Biol. 2018 Jul 16; doi: 10.1128/MCB.00111-18
Rishibha Sachdev, Karin Kappes-Horn, Lydia Paulsen, Yvonne Duernberger, Catharina Pleschka, Philip Denner, Bishwajit Kundu, Jens Reimann, Ina Vorberg. Endoplasmic Reticulum Stress Induces Myostatin High Molecular Weight Aggregates and Impairs Mature Myostatin Secretion. Molecular Neurobiology. 2018 Oct 31; 55:8355-8373. doi: 10.1007/s12035-018-0997-9
Shu Liu, André Hossinger, Julia P. Hofmann, Philip Denner, Ina M. Vorberg. Horizontal transmission of cytosolic sup35 prions by extracellular vesicles. mBio. 2016 Jun 30; 7 doi: 10.1128/mBio.00915-16
Julia P. Hofmann, Philip Denner, Carmen Nussbaum-Krammer, Peer-Hendrik Kuhn, Michael H. Suhre, Thomas Scheibel, Stefan F. Lichtenthaler, Hermann M. Schätzl, Daniele Bano, Ina M. Vorberg. Cell-to-cell propagation of infectious cytosolic protein aggregates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2013 Apr 08; 110:5951-5956. doi: 10.1073/pnas.1217321110

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