Zkoumání změn v endozomálním proteomu u Alzheimerovy choroby za vyžití SORL1-deficientních kortikálních neuronů jako modelu

Bc. Marko Mećava

Bachelor's thesis

Insights into changes in endosomal proteom in Alzheimer’s disease using SORL1-deficinet cortical neurons as a model

Abstract:

Alzheimerova choroba (AD) způsobuje nejčastější formu demence u stárnoucí popu-lace, charakteristickou ukládáním neurotoxických plaků amyloidu beta (Aβ), hyper-fosforylací Tau proteinu a jeho formovaní v neurofibrilární spleti. Cílení na tyto pro-cesy zatím nebylo z terapeutického hlediska příliš úspěšné a je pravděpodobné, že jde spíše o příznaky AD, nežli o její příčiny. Dysfunkce endozomů a poruchy v endo-zomo-lyzozomální dráze jsou stále častěji identifikovány jako faktory přispívající k vzniku AD a některými jsou dokonce považovány za příčinu vzniku této patologie. Na buněčné úrovni se tyto dysfunkce projevují zvětšováním ranných endozomů. Není však jasné, jak k tomuto zvětšování dochází, a jak se jím mění složení endozomálního proteomu. Sortilinu příbuzný receptor 1 (SORLA, kódovaný genem SORL1) hraje v endozomálním transportu klíčovou roli a je stále častěji identifikován jako kauzální rizikový faktor pro rozvoj AD. Nefunkčnost SORLA vede ke zvětšování ranných endo-zomů, vytvářející fenokopii tohoto časného projevu AD. To dělá ze SORL1 deficient-ních buněk vhodný model pro studium tohoto procesu. Cílem této práce je izolovat ranné endozomy ze zdravých a SORL1 deficientních kortikálních neuronů derivova-ných z indukovaných pluripotentních kmenových buněk, a analyzovat rozdíly v jejich proteomu za použití kvantitativní hmotnostní spektrometrie (MS). Dále pak identifi-kovat ty rozdíly v proteomu, které souvisí s rozvojem AD a biologií endozomů. Vý-sledky této práce přinesou nový vhled do vzniku AD a potenciálně poskytnou nové terapeutické cíle.

Abstract:

Alzheimer’s disease (AD) causes the most common form of dementia in the elderly, characterized by deposition of neurotoxic amyloid-beta (Aβ) plaques, hyperphos-phorylation of Tau protein and formation of neurofibrillary tangles. Therapeutical targeting of these processes has been so far unsuccessful in the treatment of AD, and they are likely the effect rather than the cause of AD. Dysfunction of endosomes and the endo-lysosomal pathway are increasingly recognized as critical contributors to AD and are even considered the initiators of this pathology by some. On a cellular level, this dysfunction manifests as swelling of early endosomes. However, the mechanisms behind the enlargement of endosomes and the resulting changes in the composition of the endosomal proteome remain unclear. Sortilin-related receptor 1 (SORLA, encoded by the SORL1 gene) was shown to play a pivotal role in endosomal trafficking, particularly in regulating the processing route of the amyloid precursor protein, and is increasingly recognized as one of the causal genetic risk factors for AD. Importantly, dysfunctional SORLA results in enlarged endosomes in neurons, creating a phenocopy of this early cellular anomaly observed in AD. This thesis aims to isolate early endosomes from healthy and SORL1-deficient cortical neurons de-rived from induced pluripotent stem cells and to identify the differences in their proteins using quantitative Mass Spectrometry (MS). These results will bring new insights into AD pathology and possibly provide new therapeutic targets.

Keywords

Alzheimer’s disease, SORLA, SORL1, proteomics, mass spectrometry, induced pluripotent stem cells, endosomes, endosomal enlargement

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2024
• Supervisor: Mgr. Petr Fojtík, Ph.D.
• Reader: Elnaz Fazeli, MSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry