Wie entstehen neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson? - ein Erklärungsansatz von Seiten der Proteine

Einleitung

Was Proteine sind, wissen wir alle, oder? Aus ihnen bestehen unsere Muskeln. Außerdem sind sie an allen Reaktionen in unserem Körper beteiligt – von der Zellteilung bis zur Zellalterung. Und weil sie so vielfältig sind, können sie auch manchmal Probleme verursachen.

Die Bausteine von Proteinen sind Aminosäuren (AS), die sich aneinanderreihen und als Ganzes Proteine bilden, die normalerweise eine feste 3-dimensionale Struktur haben. Diese können z. B. wasserabstoßend (hydrophob) oder wasserliebend (hydrophil) sein. Außerdem gibt es noch AS, die, wenn sie in einem Protein vorkommen, sehr komisch reagieren. Kommen diese AS in einem Protein häufiger vor, kann es sein, dass sie ihre 3D-Struktur verlieren und andere Strukturen ausbilden. In diesem Zustand können sie neue Bindungen eingehen, die davor nicht möglich waren. Diese Proteine nennt man Intrinsisch ungeordete Proteine (engl. Intrinsic disordered Proteins, IDPs).

Außerdem verändern sich diese IDPs je nach pH-Wert in ihrer Umgebung oder anderen Proteinen in ihrer mittelbaren oder unmittelbaren Umgebung. IDPs sind mittlerweile in vielen Krankheiten wie Krebs, Infektionskrankheiten, Viren etc. bekannt. Ich habe mich zusammen mit einem Kollegen aus den USA (Vladimir N. Uversky, Florida) daran gemacht, die verfügbare Literatur zum Thema neurodegenerative Krankheiten und IDPs zu durchforsten und das zusammenzuschreiben. Daraus ist folgende Veröffentlichung entstanden:

Siebner, A.S.; Uversky, V.N. Amyloid-β, Tau Protein, α-Synuclein, TDP-43, and FUS in Mixed Pathology: And Intrinsic Disorder to Rule Them All. Int. J. Mol. Sci. 2026, 27, 3669. https://doi.org/10.3390/ijms27083669 

Ergebnisse

Dabei haben wir uns fünf Proteine (amyloid-β (Aβ), τ-protein (tau), α-synuclein, TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43), and Fused in Sarcoma (FUS)) und angesehen, die u. a. mit Alzheimer oder Parkinson in Verbindung stehen. All diese Proteine sind IDPs. Dabei konnten wir sehen, dass all diese Proteine miteinander vorkommen können und das Potential haben, neurodegenerative Krankheiten auszulösen – über verschiedene biochemische und -physikalische Mechanismen.

Dabei baut sich so ein Netzwerk auf, das beschreibt, wie die einzelnen Proteine miteinander interagieren: 

Abb. 1: Das Protein-Protein-Netzwerk (PPI) zeigt, wie die Proteine miteinander verbunden sind. Aus: Siebner, A.S.; Uversky, V.N. Amyloid-β, Tau Protein, α-Synuclein, TDP-43, and FUS in Mixed Pathology: And Intrinsic Disorder to Rule Them All. Int. J. Mol. Sci. 2026, 27, 3669. https://doi.org/10.3390/ijms27083669 

Diskussion

Aber was bedeutet das jetzt? Letztendlich ist diese Arbeit nur ein kleiner Schritt in Richtung zu verstehen, wie die Krankheiten zu möglicherweise zu verhindern oder zu therapieren sind. Sie baut auf sehr vielen schlauen Leuten zuvor auf, die experimentell und theoretisch daran gearbeitet haben. Man könnte damit beispielsweise gezielt Therapien entwickeln, die nur diese IDPs betreffen, um Therapien zielgerichteter zu machen. 

Verschiedene Dinge machen Forschung und Therapie schwierig. Diese umreiße ich hier in Fragen:

Warum haben manche Menschen größere Mengen dieser Proteine im Gehirn, werden aber nicht krank? 

Gibt es eine bestimmte Menge des einen oder Verhältnisse von mehreren Proteinen in derselben Hirnregion, die zu neurodegenerativen Krankheiten führen?

Es gibt also noch viel Forschungsarbeit zu tun – experimentell und auch theoretisch. Packen wir es an!