O efeito do stress celular na proteína precursora de amilóide de Alzheimer

Abstract

A proteína precursora de amilóide de Alzheimer (APP) é um factor chave na doença de Alzheimer (AD). Essencialmente o processamento da APP resulta na produção de Abeta, o peptídeo tóxico depositado nas placas de amilóide dos indivíduos com AD. Ainda permanece por esclarecer se o processamento da APP é afectado sob condições de stress celular, potencialmente aumentando a quantidade de Abeta produzida. Além disso, o stress celular pode induzir alterações moleculares, associadas à AD, que podem representar marcadores moleculares úteis para o diagnóstico da AD. Com estas questões em mente, procurámos identificar alterações, em resposta ao stress celular, no processamento da APP e na expressão de outras proteínas. Nestes estudos de monitorização considerámos que a fosforilação proteica anormal e o stress oxidativo podem contribuir para a condição patológica. Assim, investigámos o processamento da APP dependente da fosforilação durante o stress celular. Os dados obtidos confirmam que a secreção da APP é reduzida em situações de stress, e que o efeito é idêntico em linhas celulares de tipo neuronal e não neuronal. Os resultados obtidos revelam que o PMA, mesmo em situações de stress (azida de sódio 1 mM) pode afectar o processamento da APP, aumentando a produção de sAPP (o fragmento secretado após o processamento de APP) que pode potencialmente reduzir a produção de Abeta. A hipótese de afectar a produção de Abeta dependente da fosforilação, que por sua vez pode ter relevância num quadro clínico, mantém-se mesmo em condições de stress. Os resultados revelaram que a indução de sAPP, após a adição de ésteres de forbol, ou ácido ocadeíco, em condições de stress não é idêntica. Em contraste, sob condições controlo, tanto os ésteres de forbol como o ácido ocadeíco produzem o mesmo efeito em termos da produção de sAPP. Aparentemente estas duas vias podem ser dissociadas em condições de stress, o que de algum modo pode reflectir processamento alterado da APP em condições adversas. Nas experiências em que se analisou a expressão de outros potenciais marcadores moleculares, foram detectadas alterações nos níveis de expressão de várias proteínas. Estes marcadores moleculares representam alvos interessantes para futura validação e potenciais candidatos para um diagnóstico molecular na AD. As proteínas já identificadas são importantes do ponto de vista da transdução de sinais, e incluem a PP1, a HSP70, a PARP e a própria APP.

The Alzheimer’s amyloid precursor protein (APP) is a key factor in Alzheimer’s disease (AD). Essentially the processing of APP results in the production of Abeta, a toxic peptide found deposited in the amyloid plaques of individuals with AD. It is unclear whether under conditions of cellular stress APP processing is affected, potentially increasing the amount of Abeta being produced. Further the molecular alterations induced by cellular stress, and associated with AD, could present attractive molecular markers for the diagnosis of AD. Bearing these questions in mind we set out to identify cellular stress-related alterations in APP processing and altered expression of APP and other proteins. When monitoring potential molecular markers we had in mind several findings describing that both abnormal protein phosphorylation and oxidative stress can contribute to the disease condition. Thus, we investigated phosphorylation-dependent APP processing during cellular stress. The data confirmed that APP secretion is reduced under stress, and that the effect is similar in both neuronal like and non-neuronal cell lines. The present results reveal that PMA, even under stress conditions (1 mM sodium azide), can affect APP processing, increasing sAPP (a fragment secreted following the processing of APP) production which can potentially reduce Abeta production. The hypothesis whereby affecting Abeta production in a phosphorylationdependent manner and that this may be of clinical relevance appears to hold true even under stress conditions. The results also revealed that induction of sAPP upon addition of phorbol esters, or okadaic acid, under conditions of stress was not the same. This contrasts markedly with control conditions where both phorbol esters and okadaic acid produce the same effect in terms of inducing sAPP production. Hence, it appears that these pathways can be dissociated under conditions of stress, which may in fact reflect altered APP processing during adverse conditions. In the experiments addressing the expression levels of other potential molecular markers, alterations in apparent expression levels of several proteins could be detected. These molecular markers provide interesting targets for further validation and potential candidates for a future molecular diagnosis of AD. Proteins thus far identified are important from a signal transduction point of view and they include, protein phosphatase1, HSP70, PARP and APP itself.