Green tea catechins change the aggregation behavior of proteins associated with neurodegenerative disease

Abstract

Eine Gemeinsamkeit verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen ist die abnormale Ansammlung von Proteinen im Gehirn, wie z. B. von alpha-Synuclein (Syn)-Aggregaten bei der Parkinson''schen Krankheit (PD) oder von Huntingtin (Htt)-Aggregaten bei Chorea Huntington (HD). Am Anfang dieser Studie wurde eine Bibliothek von ca. 5000 natürlichen Substanzen nach Inhibitoren der Htt-Aggregation durchsucht. Eine der wirksamen Substanzen war (-)-Epigallocatechingallat (EGCG), eine Verbindung, die in grünem und schwarzem Tee vorkommt. Die antioxidativen Eigenschaften von EGCG wurden bereits mit einer neuroprotektiven Wirkung in Verbindung gebracht, was EGCG zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Entwicklung einer neuen Behandlungsmethode macht. Eine inhibierende Wirkung auf Proteinaggregation wurde jedoch bis jetzt noch nicht nachgewiesen. Diese Studie zeigt, dass EGCG die Aggregation von Htt und Syn hemmt, indem es dosisabhängig eine oligomere Proteinkonformation stabilisiert. Diese Oligomere wirken jedoch nicht als Keime in Aggregationsreaktionen. Zusätzlich verändert EGCG die Exposition bestimmter Epitope, die von konformationsspezifischen Antikörpern im Laufe der Aggregation erkannt werden. Daher könnte die Substanz Proteine, die zur Aggregation neigen, auf einen alternativen Faltungspfad in der Missfaltungskaskade führen. Weiterhin legen die Ergebnisse nahe, dass eine direkte Wechselwirkung zwischen EGCG und Proteinen in einer ungefalteten Konformation stattfindet. In verschiedenen Zellkultur-Modellsystemen verringerte EGCG die Toxizität, die von missgefalteten Proteinen ausgeht, was nahelegt, dass die neu geformten oligomeren Spezies nicht toxisch sind. EGCG könnte daher ein chemisches Chaperon darstellen, das die Missfaltung und Toxizität von Proteinen, die mit neurodegenerativen Krankheiten assoziiert sind, verringert. Die Substanz könnte daher die Basis zur Entwicklung einer neuen Therapie für diese unheilbaren Krankheiten darstellen.

A common feature of neurodegenerative disorders is the abnormal accumulation of aggregated protein the brain, such as alpha-Synuclein (Syn) aggregates in Parkinson''s disease (PD) and Huntingtin (Htt) aggregates in Huntington''s disease (HD). In this study, a library of approximately 5000 natural compounds was screened for inhibitors of Htt aggregation. One of the hits was (-)- Epigallocatechin gallate (EGCG), a compound present in green and black tea. The antioxidant properties of this substance have been linked to neuroprotection before, making it a promising candidate for the development of a treatment for neurodegenerative diseases. Inhibition of protein aggregation by EGCG, however, has not been demonstrated so far. This study shows that EGCG inhibits the aggregation of Htt and Syn by stabilizing an oligomeric conformation of the respective proteins in a dose-dependent manner. These oligomers do not seed the aggregation of Htt and Syn. Also, EGCG modifies the exposure of different epitopes recognized by conformation-specific antibodies during the aggregation process. The compound might therefore lead aggregation-prone proteins on an alternative folding pathway in the misfolding cascade. The results furthermore suggest that direct interaction occurs between EGCG and proteins in an unfolded conformation. EGCG also reduces toxicity caused by misfolded Htt or Syn in cell culture model systems, suggesting that the oligomeric protein species formed in the presence of EGCG are not toxic to living cells. EGCG might therefore represent a chemical chaperone that can modulate misfolding and toxicity of proteins associated with neurodegenerative diseases and could provide the basis for the development of a novel pharmacotherapy for these fatal disorders.