CNPY2 in neuronal endoplasmic reticulum stress signaling and Huntington’s disease
Title: | CNPY2 in neuronal endoplasmic reticulum stress signaling and Huntington’s disease |
Author(s): | Cavonius, Karin |
Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Pharmacy |
Degree program: | Master's Programme in Pharmacy |
Specialisation: | Pharmacology |
Language: | English |
Acceptance year: | 2021 |
Abstract: |
Huntington’s disease (HD) is a rare but devastating neurodegenerative disease, progressively culminating in severe brain atrophy and death. The disease is caused by an inherited mutation resulting in a CAG trinucleotide repeat expansion in the huntingtin gene, leading to the production of a neurotoxic protein, known as mutant huntingtin, with an abnormally long polyglutamine stretch. Even though the genetic background of HD is known, the cellular pathways affected in the disease are complex and not completely understood. Increasing evidence indicates that endoplasmic reticulum (ER) stress – a condition of disturbances in normal ER activity, leading to accumulation and aggregation of misfolded proteins in the ER lumen – is a central factor in the pathogenesis of HD and other neurodegenerative diseases.
In the literature review of this thesis, known pathogenic cellular mechanisms of HD and how these cellular mechanisms are connected to ER stress, are discussed. Unpublished data from previous studies in our laboratory have indicated that the ER luminal protein canopy homolog 2 (CNPY2) could play a role in the regulation of neuronal survival, including the viability of mutant huntingtin expressing neurons. The aim of the experimental part of this study was to gain insight into a possible function of CNPY2 in HD, by examining the levels of the protein in neuronal models of HD under various conditions, such as ER stress, and by searching for potential interacting partners of CNPY2 amongst known ER stress regulators.
The obtained results show that the levels of CNPY2 are increased in striatal neurons expressing mutant huntingtin, and that the secretion of CNPY2 is increased by these neurons, compared to control neurons expressing normal huntingtin. Further, we show that CNPY2 interacts with the major ER stress regulator binding immunoglobulin protein (BiP) in human neuroblastoma cells treated with the ER stress inducer tunicamycin, and that the intracellular levels of CNPY2 are altered by tunicamycin treatment. Together, these findings indicate that CNPY2 could be involved in the pathogenesis of HD. However, further research on the functions of CNPY2 and its role in ER stress regulation is required to understand the nature of this involvement.
Huntingtons sjukdom (HS) är en sällsynt men förödande neurodegenerativ sjukdom som gradvis leder till allvarlig hjärnatrofi och döden. Sjukdomen förorsakas av en ärftlig mutation som resulterar i en CAG-triplettexpansion i den så kallade huntingtin-genen, som i sin tur leder till produktion av ett neurotoxiskt protein, muterat huntingtin, med en onormalt lång glutaminkedja. Trots att den genetiska bakgrunden till HS är tydlig, är de signalvägar som påverkas av sjukdomen mycket invecklade och inte helt förstådda. Ett ökande antal studier antyder att endoplasmatisk retikulumstress (ER-stress) – ett tillstånd då den normala aktiviteten hos ER är rubbad och oveckade proteiner ansamlas i dess lumen – är en central faktor i patogenesen av HS och andra neurodegenerativa sjukdomar.
I litteraturöversikten i denna avhandling diskuteras de patogena cellulära mekanismerna bakom HS vi känner till idag, samt sambandet mellan dessa cellulära mekanismer och ER-stress. Opublicerade data från tidigare studier i vårt laboratorium tyder på att proteinet canopy homolog 2 (CNPY2), som förekommer i ER-lumen, kan ha en roll i regleringen av neuronal överlevnad och kan påverka vitaliteten hos neuroner som uttrycker muterat huntingtin. Syftet med den experimentella delen av denna avhandling var att få insikt i den eventuella funktionen CNPY2 har i HS genom att studera nivåerna av proteinet i neurala modeller av HS, under olika förhållanden som till exempel ER-stress, samt genom att undersöka huruvida CNPY2 interagerar med kända ER-stress-reglerande proteiner.
De erhållna resultaten visar ökade nivåer av CNPY2 i striatala neuroner som uttrycker muterat huntingtin, samt ökad utsöndring av CNPY2 från dessa neuroner, jämfört med kontrollneuroner som uttrycker normalt huntingtin. Resultaten visar också att CNPY2 interagerar med proteinet binding immunoglobulin protein (BiP) i mänskliga neuroblastomceller som behandlats med ER-stress-induceraren tunikamycin, och att de intracellulära nivåerna av CNPY2 påverkas av tunikamycinbehandling. Dessa resultat tyder på att CNPY2 kan ha en roll i patogenesen av HS, men vidare forskning kring funktionerna av CNPY2 och dess delaktighet i regleringen av ER-stress behövs för att bättre förstå denna roll.
|
Keyword(s): | CNPY2 Endoplasmic reticulum stress Unfolded protein response Huntington’s disease |
Files in this item
Files | Size | Format | View |
---|---|---|---|
Cavonius_Karin_pro_gradu_2021.pdf | 1.939Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Pharmacy [572]