Identifikace změn proteomu ve zvětšených neuronálních časných endozomech u Alzheimerovy choroby

Bc. et Bc. Marko Mećava

Diplomová práce

Identyfying Proteomic Alteration in Enlarged Neuronal Early Endosomes in Alzheimer’s Disease

Anotace:

Alzheimerova choroba (AD) je nejčastější příčinou demence u starších osob, charak-terizovaná ukládáním neurotoxických plaků amyloidu-beta (Aβ), hyperfosforylací proteinu Tau a tvorbou neurofibrilárních klubek. Dosavadní terapeutické snahy za-měřené na tyto příznaky nebyly úspěšné v léčbě Alzheimerovy choroby, což nazna-čuje, že nemusí být příčinou tohoto onemocnění. Dysfunkce endozomů a endo-lysozomální dráhy je uznávána jako klíčový přispěvatel k AD a některými je dokonce považována za iniciátor této patologie. Na neuronální úrovni se tato dysfunkce pro-jevuje mimo jiné zvětšováním časných endozomů. Změny v proteomu endozomů způsobené tímto zvětšením a jejich vztah k dysfunkci endo-lysozomální dráhy a roz-voji AD však dosud nebyly prozkoumány. Existuje několik dobře popsaných genů, jejichž mutace způsobují AD. Mezi ně patří i SORL1 (kódující receptor související se sortilinem 1) a PSEN1 (kódující presenilin 1). Dysfunkce těchto genů také vede k zvětšení časných endozomů v neuronech in vitro, což z nich činí vhodný model ke studiu proteomu zvětšených endozomů u AD. Tato diplomová práce si klade za cíl porovnat proteomy časných endozomů ve “wild-type”, SORL1-deficientních a PSEN1-deficientních korikálních neuronech, které byly odvozeny z indukovaných pluripo-tentních kmenových buněk. Tato analýza bude provedena pomocí kvantitativní hmotnostní spektrometrie (MS). Student také poskytne charakterizaci dosud necha-rakterizovaných buněčných linií z hlediska jejich patologie AD. Dále student ověří nejvýznamnější výsledky MS týkající se patologie AD a funkce endozomů pomocí do-plňkových metod molekulární biologie. Výsledky této práce přispějí k širšímu poro-zumění patologii AD a jejímu vývoji a potenciálně nabídnou nové terapeutické cíle.

Abstract:

Alzheimer’s disease (AD) is the most common cause of dementia in elderly individu-als and is characterized by the accumulation of neurotoxic amyloid-beta (Aβ) plaques, hyperphosphorylation of the Tau protein, and formation of neurofibrillary tangles. Current therapeutic approaches targeting these pathological hallmarks have not been successful in treating AD, suggesting that they may not represent the pri-mary cause of the disease. Dysfunction of endosomes and the endolysosomal path-way is increasingly recognized as a major contributor to AD and is by some even considered an initiating event in disease pathogenesis. At the neuronal level, this dysfunction is manifested, among other features, by enlargement of early endo-somes. However, the proteomic alterations associated with enlarged endosomes and their relationship to endolysosomal dysfunction and AD progression have not yet been fully explored. Several well-characterized genes are known to cause AD when mutated, including SORL1 (encoding sortilin-related receptor 1) and PSEN1 (encod-ing presenilin 1). Dysfunction of these genes also leads to enlargement of early en-dosomes in neurons in vitro, making them suitable models for studying the proteo-me of enlarged endosomes in AD. This diploma thesis aims to compare the proteo-mes of early endosomes in wild-type, SORL1-deficient, and PSEN1-deficient cortical neurons derived from induced pluripotent stem cells. This analysis will be per-formed using quantitative mass spectrometry (MS). The student will also character-ize previously uncharacterized cell lines with respect to their AD-associated pheno-type. Furthermore, the most significant MS findings related to AD pathology and endosomal function will be validated using complementary molecular biology meth-ods. The results of this work will contribute to a broader understanding of AD pa-thology and its development and may potentially provide novel therapeutic targets.

Keywords

Alzheimerova choroba, PSEN1, SORLA, SORL1, proteomika, hmotnostní spektrometrie, indukované pluripotentní kmenové buňky, endozomy, zvětšené endozomy, imunofluorescenční mikroskopie, Alzheimer’s disease, proteomics, mass spectrometry, induced pluripotent stem cells, endosomes, endosomal enlargement, immunofluorescence microscopy

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 5. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 5. 6. 2026
• Vedoucí: Mgr. Petr Fojtík, Ph.D.
• Oponent: Master Alexandru Nită, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Genomika a Proteomika