@PhdThesis{diss_mods_00006352,
  author = 	{Nissen, Matthias},
  title = 	{Einfluss des $\beta$-site-APP-cleaving enzyme 1 (BACE1)  auf Kalium-Kan{\"a}le der KCNQ-Familie und deren Interaktion mit $\beta$-Untereinheiten der spannungsabh{\"a}ngigen Natrium-Kan{\"a}le},
  year = 	{2011},
  publisher = 	{Christian-Albrechts-Universit{\"a}t zu Kiel},
  address = 	{Kiel},
  keywords = 	{Morbus Alzheimer; BACE1; $\beta$-site APP-cleaving enzyme 1; KCNQ2; KCNQ3; KCNQ1; KCNE1; Nav1.; Nav $\beta$2; Nav $\beta$4; HEK293; N1E-115},
  abstract = 	{Das $\beta$-site-amyloid-precursor-protein(APP)-cleaving-enzyme1 (BACE1) spielt in der Pathogenese der Alzheimer` schen Demenz eine wichtige Rolle. Die pharmakologische Inhibition der BACE1 stellt eine aussichtsreiche Therapiem{\"o}glichkeit des Morbus Alzheimer dar. Neben ihrer pathophysiologischen Bedeutung wird auch zunehmend die physiologische Funktion der BACE1 entschl{\"u}sselt. So sind k{\"u}rzlich auch Untereinheiten spannungsgesteuerter Natriumkan{\"a}le als Zielstrukturen der BACE1 identifiziert worden.

Prim{\"a}res Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der BACE1 auf die Kanalfunktion sowohl von neuronalen Natrium- und Kaliumkan{\"a}len, als auch von kardialen Kaliumkan{\"a}len im Expressionssystem elektrophysiologisch zu charakterisieren. Au{\ss}erdem wurde untersucht, ob es einen Zusammenhang zwischen spannungsabh{\"a}ngigen Kaliumkan{\"a}len und den $\beta$-Untereinheiten von Natriumkan{\"a}len gibt. Folgende Zusammenh{\"a}nge wurden in dieser Arbeit gefunden:

1.) In N1E-Zellen f{\"u}hrt die katalytisch aktive BACE1 zu einer Verschiebung der Aktivierungskurven intrinsischer Natriumkan{\"a}le um 12.2 mV in Richtung Hyperpolarisation. Die pharmakologische Inaktivierung der intrinsischen bzw. {\"u}berexprimierten BACE1 bewirkt eine, im Vergleich zum jeweils katalytisch aktiven Analogon, um 4.9 mV bzw. 4.5 mV weiter in Richtung Hyperpolarisation verschobene Aktivierung. Diese Ergebnisse legen nahe, das BACE1 sowohl proteolytisch, als auch direkt mit Natriumkanaluntereinheiten interagiert.

2.) Unter Einfluss der $\beta$2-Natriumkanaluntereinheiten ist die Aktivierung heteromerer KCNQ2/3-Kaliumkan{\"a}le in HEK293-Zellen um 6.2 mV in Richtung Hyperpolarisation verschoben. Die Deaktivierungszeitkonstanten sind verz{\"o}gert. $\beta$4 bewirkt hingegen eine Beschleunigung der Aktivierung von KCNQ2/3-Kan{\"a}len, ohne deren spannungsabh{\"a}ngige Aktivierung zu beeinflussen. Diese Daten zeigen, dass es in vitro zu einer Interaktion der $\alpha$-Untereinheiten von Kaliumkan{\"a}len mit $\beta$-Untereinheiten von Natriumkan{\"a}len kommt.

3.) Die in 2.) genannten Effekte der $\beta$2-Natriumkanaluntereinheiten auf KCNQ2/3-Kaliumstr{\"o}me lassen sich durch eine BACE1-vermittelte proteolytische Spaltung aufheben. Im Gegensatz dazu wird der Effekt der $\beta$4-Untereinheiten auf die Aktivierung von KCNQ2/3-Kan{\"a}len unter Einfluss von BACE1 verst{\"a}rkt (Linksverschiebung um 7.3 mV und verz{\"o}gerte Deaktivierung). 

4.) Im HEK293-System verursacht BACE1 eine Verschiebung der Aktivierungskurve von KCNQ1/E1-Kan{\"a}len um 12.3 mV in Richtung Depolarisation.

Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass es in vitro zu einem komplexen Zusammenspiel von BACE1, KCNQ-Kaliumkan{\"a}len und  den $\beta$2/ $\beta$4-Untereinheiten von Natriumkan{\"a}len kommt. Dies l{\"a}sst sich anhand von elektrophysiologischen Parametern quantifizieren.

Eine Extrapolation auf in vivo Verh{\"a}ltnisse ist an dieser Stelle nicht m{\"o}glich, da dies die Kenntnis aller beteiligten Ionenkanaluntereinheiten und Interaktionen mit der BACE1 voraussetzt.

Au{\ss}erdem zeigt diese Arbeit, dass eine im Rahmen des Morbus Alzheimer vorliegende {\"U}berexpression der BACE1 bzw. deren pharmakologische Inhibition wahrscheinlich zu einer {\"A}nderung der Elektrophysiologie von erregbaren Zellen f{\"u}hrt.},
  url = 	{https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00006352},
  file = 	{:https://macau.uni-kiel.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dissertation_derivate_00003722/diss_nissen.pdf:PDF},
  language = 	{de}
}