O efeito do stress celular na proteína precursora de amilóide de Alzheimer = The effect of cellular stress on the Alzheimer's amyloid precursor protein

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.

Apolipoprotein E genotype and alpha-tocopherol modulate amyloid precursor protein metabolism and cell cycle regulation

Apolipoprotein E4 (apoE4) genotype is associated with an increased risk for Alzheimer's disease (AD). This is thought to be in part attributable to an impact of apoE genotype on the processing of the transmembrane amyloid precursor protein (APP) thereby contributing to amyloid beta peptide formation in apoE4 carriers, which is a primary patho-physiological feature of AD. As apoE and alphato-copherol (alpha-toc) have been shown to modulate membrane bilayer properties and hippocampal gene expression, we studied the effect of apoE genotype on APP metabolism and cell cycle regulation in response to dietary a-toc. ApoE3 and apoE4 transgenic mice were fed a diet low (VE) or high (+VE) in vitamin E (3 and 235 mg alpha-toe/kg diet, respectively) for 12 weeks. Cholesterol levels and membrane fluidity were not different in synaptosomal plasma membranes isolated from brains of apoE3 and apoE4 mice (-VE and +VE). Non-amyloidogenic alpha-secretase mRNA concentration and activity were significantly higher in brains of apoE3 relative to apoE4 mice irrespective of the dietary a-toe supply, while amyloidogenic beta-secretase and gamma-secretase remained unchanged. Relative mRNA concentration of cell cycle related proteins were modulated differentially by dietary a-toc supplementation in apoE3 and apoE4 mice, suggesting genotype-dependent signalling effects on cell cycle regulation.

Copper depletion down-regulates expression of the Alzheimer's Disease amyloid-ß precursor protein gene

Alzheimer's disease is characterized by the accumulation of amyloid-ß peptide, which is cleaved from the amyloid-ß precursor protein (APP). Reduction in levels of the potentially toxic amyloid-ß has emerged as one of the most important therapeutic goals in Alzheimer's disease. Key targets for this goal are factors that affect the regulation of the APP gene. Recent in vivo and in vitro studies have illustrated the importance of copper in Alzheimer's disease neuropathogenesis and suggested a role for APP and amyloid-ß in copper homeostasis. We hypothesized that metals and in particular copper might alter APP gene expression. To test the hypothesis, we utilized human fibroblasts overexpressing the Menkes protein (MNK), a major mammalian copper efflux protein. MNK deletion fibroblasts have high intracellular copper, whereas MNK overexpressing fibroblasts have severely depleted intracellular copper. We demonstrate that copper depletion significantly reduced APP protein levels and down-regulated APP gene expression. Furthermore, APP promoter deletion constructs identified the copper-regulatory region between -490 and +104 of the APP gene promoter in both basal MNK overexpressing cells and in copper-chelated MNK deletion cells. Overall these data support the hypothesis that copper can regulate APP expression and further support a role for APP to function in copper homeostasis. Copper-regulated APP expression may also provide a potential therapeutic target in Alzheimer's disease.