Proteomic analysis of pathological α-synuclein in synucleinopathies in search for new therapeutic and biomarker approaches

Denne afhandling fokuserer på karakterisering af α-synuclein (α-syn), en central aktør i udviklingen af synucleinopatier inklusiv multipel systematrofi (MSA), ved hjælp af proteomics. Projektet undersøger hypotesen om, at post-translationelle modifikationer (PTMer) påvirker α-syn's aggregation og bidrager til sygdomsprogression. Ved at anvende massespektrometri til undersøgelse af α-syn udvundet oprenset fra post-mortem hjernevæv og fra en in vitro musemodel, identificerede vi nøgle-PTMer som serin 129 fosforylering og specifikke ubiquitineringsmønstre, der korrelerede med patologisk aggregering i MSA. Vores undersøgelser karakteriserede desuden C-terminale trunkeringer af α-syn og identificerede D119 som en fremtrædende trunkering i MSA-prøver. Disse trunkeringer forekom ofte sammen med acetylering og oxidering af bestemte aminosyrer, hvilket indikerer et komplekst samspil af PTMer, der kan påvirke α-syn's patologiske adfærd, og fremhæver deres potentiale som biomarkører. En detaljeret proteomisk analyse af det patologiske α-syn-proteinnetværk i MSA identificerede adskillige proteiner fra oligodendrocytceller og pegede på mulige forstyrrede cellulære signaleringsveje, herunder transport af synaptiske vesikler, membrantransport, nedbrydning af proteiner samt transkriptionsregulering. 

I forbindelse med disse forsøg optimerede vi α-syn-detektion gennem berigelsesstrategier i form af immunopræcipitering kombineret med titanium dioxid (TiO2) kromatografi. Dette medførte større følsomhed og specificitet i detektionen af α-syn-modifikationer, især Cterminale trunkeringer og fosforylering. På trods af disse fremskridt forblev det udfordrende at detektere α-syn i cerebrospinalvæske (CSF), hvilket indikerer, at der er behov for yderligere udvikling af målrettede analytiske teknikker. Den fortsatte forskning i α-syn PTMer og deres biologiske implikationer har betydeligt potentiale for at føre til opdagelse af nye terapeutiske og diagnostiske tilgange, hvilket i sidste ende kan forbedre kliniske interventioner og behandlingen af patienter med synucleinopatier.