Study of the pathophysiological role of nitric oxide on the amyloid-induced toxicity attending to the biochemical modifications and cellular damages

Guix Ràfols, Francesc Xavier

Study of the pathophysiological role of nitric oxide on the amyloid-induced toxicity attending to the biochemical modifications and cellular damages

Document Type

Doctoral thesis
Published Version

Author

Guix Ràfols, Francesc Xavier

Director

Muñoz López, Francisco José

Publication Date

2009-01-22

Citation

Guix Ràfols, F. Study of the pathophysiological role of nitric oxide on the amyloid-induced toxicity attending to the biochemical modifications and cellular damages. Universitat Pompeu Fabra; 2009. handle: http://hdl.handle.net/10803/7162

This citation was generated automatically.

Doctoral program

Programa de doctorat en Biomedicina

Abstract

Aquesta tesi demostra que el peroxinitrit produït com a conseqüència del pèptid beta-amiloide (A) contribueix l'augment de la relació A42/A40 que ocorre a la malaltia d'Alzheimer. L'A42 contribueix a l'aparició de la malaltia degut a la seva major toxicitat (quan es compara amb l'A40) que resulta d'una gran estabilitat i capacitat agregativa. A més el peroxinitrit incrementa la toxicitat d'aquest degut a què potencia la seva agregació en forma d'oligomers altament tòxics. De fet els oligomers formats de nitro-A42 presenten una major toxicitat que aquells formats de A42 . En conjunt aquest resultats senyalen l'important paper que l'A42 té en la malaltia d'Alzheimer.<br/> Per altra banda, des de la identificació dels agregats d'A i la subseqüent formació dels cabdells neurofibrilars (NFT) com a els dos trets distintius de la malaltia, un gran esforç s'ha dedicat a establir els mecanismes moleculars que uneixen ambdós processos. Aquesta tesi demostra que el peroxinitrit format a partir de l'agregació de d'Ai la conseqüent nitrotirosinació de proteïnes, potencia l'agregació de la proteïna tau en forma de fibres. D'aquesta forma, la nitrotirosinació de la proteïna triosafosfat isomerasa (TPI) podria ser el vincle entre la toxicitat derivada del agregats d'Ai la patologia derivada de la proteïna tau. Per tant, la nitrotirosinació de la TPI podria explicar la progressió temporal que ocorre als cervells de pacients amb la malaltia d'Alzheimer des de la toxicitat induïda per l'Ai l'aparició dels NFT. Els resultats presentats en aquesta tesi podrien obrir nous aspectes en la recerca de la malaltia d'Alzheimer així com en altres malalties que cursin amb estrès oxidatiu i plegament erroni de proteïnes.
This thesis demonstrates that amyloid ß-peptide (Aß)-induced peroxynitrite contributes to the switch of the Aβ42/Aβ40 ratio that occurs in Alzheimer's disease (AD). Since Aβ42 is more toxic due to its higher aggregation and stability, it contributes to the trigger of the disease. In addition the aggregation of Aβ42 in form of the highly toxic oligomers is incremented by the presence of peroxynitrite. Moreover, these nitro-Aß42 oligomers are more toxic than those non-nitrated. All these results support the important role of peroxynitrite in AD etiology. <br/>Furthermore, since the identification of Aß accumulation and the subsequent formation of neurofibrillary tangles (NFT) as the two defining pathological hallmarks of AD, a fair amount of research on AD has been driven by the need to find the molecular mechanism linking Aß and NFT. This thesis shows the Aß-induced peroxynitrite, and the consequent nitrotyrosination of proteins, promotes tau fibrillization. Thus triosephosphate isomerase (TPI) nitrotyrosination could be the link between Aß-induced toxicity and tau pathology. Therefore, TPI nitrotyrosination may explain the temporal progression from Aß toxicity to NFT formation in AD brain. The work presented in this thesis could open a novel angle in the research of the pathophysiology of AD and could also have an impact to the research in other neurodegenerative diseases involving oxidative stress and protein misfolding.

Keywords

GAP, free radicals, fibrils, familiar AD, DHAP, cerebral cortex, BACE1, APH-1, antioxidants, amyloid-beta peptide, protein, amyloid precursor, alzheimer's disease, advanced glycation end products, acetylcholine, plaques, peroxinitrite, peròxid d'hidrogen, pèptid beta-amiloide, Pen2, òxid nítric sintasa, òxid nítric, oligomers, nitrotirosinasa, nicastrina, neurona, metilglioxal, malaltia d'alzheimer, hipocamp, glioxalase, glicolisis, GAP, helicoidals aparellats, filaments, fibriles, èstres oxidatiu, DHAP, cortex cerebral, cabdells neurofibrilars, BACE1, APH-1, antioxidants, anió superòxid, AD familiar, AD esporàdic, acetilcolina, glycolysis, glyoxalase, hippocampus, hydrogen peroxide, methylglyoxal, neurofibrillary tangles, neuron, nicastrin, nitric oxide, nitric oxide synthase, nitrotyrosination, oligomers, oxidative stress, pair helical filaments