Isolation of peptides binding to the neural cell adhesion molecule L1 that enhance neurite outgrowth and neuronal survival


Antragsteller
:
Melitta Schachner, Zentrum für Molekulare Neurobiologie Universitaet Hamburg Falkenried 94 20251 Hamburg
E-Mail: melitta.schachner@zmnh.uni-hamburg.de

Neurale Zelladhäsionsmoleküle können Neuritenwachstums deutlich fördern. Unter diesen ist L1 besonders effektiv, indem es das Neuritenwachstum auf Schwannzellen durch homophile Bindungsmechanismen zwischen Schwannzellen und Neuronen anregt. L1 wird in Neuronen und Schwannzellen nach einer peripheren Nervenläsion vermehrt exprimiert und wird mit der axonalen Regeneration in Verbindung gebracht. Eine wichtige Funktion des L1 wird auch durch Forschungsergebnisse angedeutet, die verschiedene Mutationen des Proteins mit schweren neuropathologischen Erkrankungen in Verbindung bringen. Zur Zeit sind fast 100 verschiedene Mutationen des L1 Gens bekannt, die drei verschiedene Syndrome verursachen: Hydrocephalus durch Stenose des Aquäduktes von Sylvius (HSAS); geistige Retardierung, Aphasie, schlurfender Gang, und adduzierte Daumen (MASA); und X-chromosomale spastische Paraparese (SP-1).

Um L1 exprimierende Neuronen mit Neuritenwachstum fördernden Elementen zu versehen, planen wir die Produktion von Peptiden, die homophil an L1 binden und das Neuritenwachstum nicht nur in vitro, sondern auch in vivo verstärken mit dem Ziel, die für das Neuritenwachstum vorwiegend inhibitorische Umgebung positiv zu beeinflussen. Weiterhin werden metabolisch stabile Peptide produziert werden und in einem Modell zur Regeneration und funktionellen Verbesserung synaptischer Verbindungen im Rückenmark verwendet werden

Meliita Schachner, Christian Bernreuther

Abschlussbereicht

Neural cell adhesion molecules have been shown to be good neurite outgrowth promoters and promoters of neuronal survival in vitro. Among them, the immunoglobulin superfamily adhesion molecule L1 promotes neurite outgrowth on the glial cells of the peripheral nervous system, the Schwann cells, by a homophilic, that is self-binding mechanism between Schwann cells and neurons. L1 is upregulated in a neurotrophin mediated manner by neurons and Schwann cells after a peripheral nerve lesion and thus has been implicated in axon regeneration, not only in the peripheral, but also central nervous system. To convey neurite outgrowth conducive properties to L1 expressing neurons, we have generated a library of peptides that bind to L1 and, as selected by phage display approaches, that enhance neurite outgrowth and neuronal survival not only in vitro, but as recently found also in vivo. Thus, these peptides can overcome the inhibitory environment for outgrowth in the adult central nervous system. We have started to produce not only more metabolically stable peptides, but also peptides more stabilised in their configuration that have been used in vitro to assay for their ability to enhance neurite outgrowth and neuronal survival.These are presently being used in a compression model for spinal cord regeneration that we have established in mice. It is hoped that these studies will contribute to our understanding of the molecular mechanisms that underlie neuroprotective influences of exogenously applied compounds in the adult central nervous system.