Κατά τα τελευταία χρόνια έχει καταστεί ολοένα και πιο σαφές ότι τα πρωτεϊνικά
επίπεδα της α-συνουκλεΐνης παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεια της νόσου του
Πάρκινσον. Πρόσφατα στοιχεία δείχνουν επίσης ότι συγκεκριμένες μορφές της
εξωκυττάριας α-συνουκλεΐνης εμπλέκονται στην εξέλιξη της παθολογίας της νόσου.
Ως εκ τούτου, είναι εύλογο ότι η απορρύθμιση των φυσιολογικών επιπέδων της
εξωκυττάριας α-συνουκλεΐνης μπορεί να αποτελεί έναν αιτιολογικό παράγοντα
κινδύνου στη νόσο του Πάρκινσον. Συνεπώς, η διαλεύκανση των υποκείμενων
μηχανισμών που ρυθμίζουν τα επίπεδα της εξωκυττάριας α-συνουκλεΐνης γίνεται
απαραίτητη. Μέχρι σήμερα, οι αποικοδομητικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται έχουν
λάβει πολύ λίγη προσοχή. Στη παρούσα μελέτη, επιδιώξαμε να διερευνήσουμε
παράγοντες και μηχανισμούς που ρυθμίζουν τα επίπεδα της εξωκυττάριας α-
συνουκλεΐνης αξιοποιώντας μια σειρά ενζυμικών, βιοχημικών και πρωτεομικών
προσεγγίσεων. Ως πηγή εξωκυττάριας α-συνουκλεΐνης χρησιμοποιήσαμε το θρεπτικό
μέσο επαγόμενων SH-SY5Y κυττάρων που υπερεκφράζουν και εκκρίνουν την πρωτεΐνη
αυτή σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις. Χρησιμοποιώντας την καλλικρεΐνη 6, ένα
εξωκυττάριο ένζυμο που είναι γνωστό ότι πρωτεολύει την ανασυνδυασμένη α-
συνουκλεΐνη, δείξαμε για πρώτη φορά, ότι σε αντίθεση με τις ανασυνδυασμένες
μορφές, οι φυσικά εκκρινόμενες μορφές της α-συνουκλεΐνης (αγρίου τύπου & A53T)
είναι ανθεκτικές σε απευθείας πρωτεόλυση από το ένζυμο αυτό. Αυτή η διαφορική
επιδεκτικότητα φαίνεται να οφείλεται, εν μέρει, στη μη ομοιοπολική σύνδεση της
εκκρινόμενης α-συνουκλεΐνης με λιπίδια. Στην συνέχεια, δείξαμε ότι η
εκκρινόμενη α-συνουκλεΐνη μπορεί να πρωτεολυθεί από την καλλικρεΐνη 6 εμμέσως
και συγκεκριμένα μέσω της ενεργοποίησης μιας εκκρινόμενης μεταλλοπρωτεάσης,
υποδηλώνοντας τη συμμετοχή ενός πρωτεολυτικού μονοπατιού στον καταβολισμό της
εκκρινόμενης α-συνουκλεΐνης. Τα αποτελέσματά αυτά, υποδηλώνουν ξεκάθαρα ότι οι
φυσιολογικές τροποποιήσεις της εκκρινόμενης α-συνουκλεΐνης επηρεάζουν την
βιοχημική συμπεριφορά της και παρέχουν νέες γνώσεις για μηχανισμούς και
πιθανούς στόχους για θεραπευτικές παρεμβάσεις.
(EL)
Over the last years it has become increasingly clear that the protein levels of
α-synuclein (α-syn) appear to be critical in the pathogenesis of Parkinson’s
disease (PD). Recent evidence also suggests that specific extracellular α-syn
strains are implicated in the progression of PD pathology. It is, therefore,
plausible that deregulation in the normal processing of secreted α-syn may be a
causative risk factor for PD. In this capacity, elucidation of the underlying
mechanisms that regulate the protein levels of extracellular α-syn becomes
essential. To date, the degradation mechanisms involved have received very
little attention. Here, we sought to investigate factors and mechanisms that
regulate the extracellular levels of α-syn exploiting a series of enzymatic,
biochemical and proteomic approaches. As a source of secreted α-syn we used
conditioned media from inducible SH-SY5Y cells overexpressing and secreting
this protein under biologically relevant conditions. Using kallikrein-related
peptidase 6 (KLK6), an extracellular enzyme known to cleave recombinant α-syn,
we demonstrate, for the first time, that unlike recombinant forms, naturally
secreted α-syn forms (wild-type & A53T) are resistant to direct KLK6
proteolysis. This differential susceptibility appears to be partially due to
the non-covalent association of secreted α-syn with lipids. We further provide
evidence that secreted α-syn can be cleaved by KLK6 indirectly through
activation of a secreted metalloprotease, suggestive of the involvement of a
proteolytic cascade in the catabolism of secreted α-syn. Our results clearly
suggest that physiologic modifications affect the biochemical behavior of
secreted α-syn and provide novel insights into mechanisms and potential targets
for therapeutic interventions.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
