The Identification of the Toxic Pathways Induced by the Mutant SOD1 Protein Associated with Canine Degenerative Myelopathy: A Potential Novel Model fo

"ضمور اعتلال النخاع في الكلاب (DM) هو بداية البلوغ، التزايد في الضمور العصبي تؤدي بالنتيجة إلى القتل الرحيم
(المصدر رقم 1) الدراسة الوراثية اثبتت أن وقوع ضمور اعتلال النخاع في الكلاب (DM) يرتبط بقوة مع طفرة في الجين sod1 (E40K) (118G>A). SOD1 المتحور تم الكشف عنه في حوالي 10% من المرضى الذين يعانون من مرض التصلب العضلي الجانبي الوراثي (fALS) وهناك كمية من الأدلة التي تبين أن ضمور اعتلال النخاع في الكلاب (DM) هو متماثل جينيا بقوة مع المرضى الذين يعانون من التصلب العضلي الجانبي الوراثي fALS في الإنسان (المصدر رقم 2:3). لحد الآن لا توجد موديل من نماذج طبيعية لمرض fALS، من الممكن تقديم رؤى جديدة في كيفية المتحور يمكن أن يؤدي إلى ضمور اعتلال النخاع في الكلاب (DM) (المصدر رقم 3). تركيزاً على هذا المشروع سوف تجري في المختبر باستخدام نموذج زراعة الخلايا والبحث يستند على اكتشاف وتعرف الآليات الميكانيكية للخلايا التي ترتبط مع الخصائص السامة لبروتين SOD1 المتحور. أعضاء من فريقتنا ابتكر سلسلة هندسية في إطار موثق نظمت لتوليد بروتين SOD1 المنصهر إما مع الكرز أو مع GFP (EGFP) علامات الفلور سنت. عندما توجد بصورة مؤقته في الخلايا التي تنقل المادة الوراثية، ستكون النتيجة المتحور التي تتضمن أن (E40K) المتحور SOD1 البروتين تتجمع والتي بدورها تنشط مسارات الإجهاد التأكسدي للخلية والتي تكون تجمعات الخلايا والتي تؤدي في نهاية المطاف إلى موت الخلايا مبكرا. فإن التجارب المقترحة والتي تختبر احتمالات نقل المادة الوراثية إلى الخلية العصبية بصورة مؤقتة وكالآتي:
1. أن وجود مقدار من SOD1 المتحور يحفز مسارات الإجهاد للخلايا وتتضمن إجهاد الشبكة الإندوبلازمية (ER) للاستجابة الممتدة (UPR) والمصاحبة للبروتين المساعد على الطي والتجمه والتفكيك chaperons.
2. تنشيط مسارات عملية تحليل البروتين (مسارات الالتهام الذاتي والبروتين المعقد Proteasome) ولكن لا تمنع من تشكيل تجمعات SOD1.
3. SOD1 المتحور لديه اتحاد غير طبيعي مع الميتوكوندريا التي تؤثر على وظيفة الميتوكوندريا.
4. بالتالي تواجد الجينين الطبيعي والمتحور sod1 cDNAs، وينتج بروتين SOD1 ليس له تأثير سام كما في بروتين SOD1 المتحور.
التحديد الناجح لهذه المسارات في المختبر سيتم من خلال تقييم تواجد مواد ضمور اعتلال النخاع في أنسجة الكلاب (DM) بعد الموت. الهدف من تحديد الآليات السامة المرتبطة في البروتين SOD1 المتحور هي الخطوة الأولى في تحديد علاج سيكون لها أهمية لكل من علاج ضمور اعتلال النخاع في الكلاب (DM) وfALS."

"Canine degenerative myelopathy (DM), is an adult-onset, progressive neurodegenerative condition that results in elective euthanasia (1). A genetic study has established that the occurrence of DM is strongly associated with a mutation in the Sod1 gene (118G>A) →(E40K). SOD1 mutations have also been identified in approximately 10% of patients suffering from familial Amyotrophic Lateral Sclerosis (fALS) and there is mounting evidence that DM is potentially orthologous to human fALS (2;3). There are no naturally occurring models of ALS, accordingly DM may provide new insights into how SOD1 mutations can lead to the disease (3). The focus of this project will be an in vitro cell culture based investigation to identify the cellular mechanisms that are associated with its toxic properties of the SOD1 mutant protein. Members of our group have engineered a series of in-frame reporter constructs to generate SOD1 fusion proteins with either a cherry or GFP (EGFP) fluorescent tags. When transiently expressed in transfected cells, the resultant mutant SOD1 but not wild type SOD1 protein progressively forms SOD1 aggregates that may be toxic to the cells. This study will test the hypothesis that the (E40K) mutant SOD1 protein is misfolded which in turn activates cell stress pathways and forms cellular aggregates that ultimately leads to premature cell death. The experimental approach will test the following possibilities transiently transfected neuronal cells:

1. The presence of mutant SOD1 expression induces cell stress pathways including endoplasmic reticulum (ER) stress and the unfolded response (UPR) with associated chaperones.
2. Protein processing degradation pathways (autophagy and proteasome pathways) are activated but cannot prevent SOD1 aggregate formation.
3. Mutant SOD1 has an aberrant association with mitochondria that effects mitochondria function.
4. Following co-expression of wild type and mutant Sod1 cDNAs, the resultant SOD1 proteins do not have the same toxic effects as the mutant form of the SOD1 protein.

Successful identification of these pathways in vitro will be assessed for their presence in post-mortem DM material. Identifying the toxic mechanisms associated with mutant SOD1 protein targets is the first step in identifying therapeutic targets that will have relevance for both DM and fALS."