Die als Rinderseuche BSE bekannte Bovine Spongiforme Enzephalopathie zählt zu einer Gruppe neurodegenerativer Krankheiten, den Transmissiblen Spongiformen Enzephalopathien (TSE). Dazu gehört auch die schon lange bei Schafen und Ziegen bekannte Traberkrankheit, auch Scrapie genannt. Mit diesen von Stanley Prusiner einer neuartigen Klasse zugeordneten Erregern - Prionen - infizierte Mäuse dienen als Modellorganismen für vielfältige Studien. In dieser Arbeit werden mit dem Scrapiestamm 139A infizierte C57Bl/6-Mäuse mit den bisher noch wenig in der Erforschung der Prionerkrankungen eingesetzten Methoden der Proteomforschung analysiert. Die sensitive Extraktion der in Milz und Gehirn enthaltenen Proteine und die sich daran anschließende hoch auflösende zweidimensionale Gel-Elektrophorese erlaubt die Auftrennung mehrerer Tausend Proteinspots auf einem Gel. Der Vergleich der aus infizierten Tieren gewonnenen Proben mit denen altersangepasster Mock-Kontrolltiere ergibt eine große Zahl meist hochexprimierter Proteinspots. Eine massenspektrometrische Analyse bestätigt einige bereits im Zusammenhang mit TSE bekannte Proteine, wie z.B. das saure Gliafaserprotein (GFAP) im Gehirn. Es werden aber auch Proteine identifiziert, die im Zusammenhang mit Scrapie oder TSE im Allgemeinen nicht in Verbindung gebracht werden, z.B. alpha-B-Crystallin. Darüber hinaus erkennt man die Beeinträchtigung ganzer Gruppen von Proteinen, wie z.B. den heterogenen nukleären Ribonukleoproteinen in der Milz. Auch die bereits im Zusammenhang mit TSE bekannten Anzeichen für oxidativen Stress bestätigen einige Proteinveränderungen der vorliegenden Studie. Störungen im Haushalt der Zytoskelett-Proteine und ein Eingriff in Zellkommunikation und Signaltransduktion werden ebenfalls von einer Gruppe verändert exprimierter Proteine nahegelegt. Die veränderte Expression nicht nur weniger Proteine, sondern ganzer Gruppen zum Teil miteinander interagierender Proteine (z.B. bei den Zytoskelett-Proteinen) legt den Schluss nahe, dass im Zuge der Scrapie- Infektion ganze Stoffwechselwege beeinträchtigt werden. Da diese allerdings keine in sich geschlossenen Systeme sind, sondern ihrerseits mit weiteren metabolischen Wegen kooperieren und korrespondieren, haben Änderungen in einem Bereich der Zelle Auswirkungen auf ganz andere Bereiche des Zellstoffwechsels. Die Analyse mehrerer Zeitpunkte erlaubt eine Einordnung der durch die Infektion hervorgerufenen Proteinveränderungen in Bezug auf das infektiöse Agens. Dazu bietet die zweidimensionale Gel-Elektrophorese zusammen mit ihren angrenzenden Methoden eine gute Basis für weitere Untersuchungen. Gemeinsam mit Alternativmethoden stehen gute Mittel zur Verfügung, um Scrapie- und ganz allgemein Prioninfektionen eingehend zu untersuchen und interessante neue Erkenntnisse zu gewinnen. Nach wie vor sind TSE noch nicht hinreichend verstanden. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um zusätzliche Informationen über den Krankheitsverlauf und involvierte Mechanismen zu erhalten. Die Erkenntnisse dieser Screeningstudie zu Proteinveränderungen können als Anhaltspunkte für gezielte Forschungsansätze dienen, um die Störung der umfangreichen Proteinnetzwerke zu verstehen, welche die Prioninfektion auslöst.
Transmissible spongiform encephalopathies (TSE) belong to a group of neurodegenerative disorders which includes the well known bovine spongiform encephalopathy (BSE) in cattle. Another representative is the long known Scrapie in sheep and goats. Stanley Prusiner postulated a new class of pathogenic agents, called prions, and mice inoculated with these infectious agents are used as model organisms in various studies. The aim of this work is to investigate spleen and brain of C57Bl/6 mice, infected with scrapie strand 139A, utilising proteomics approaches not yet frequently used in prion research. Sensitive extraction of tissue proteins, followed by high resolution two-dimensional gel-electrophoresis (2-DE) is suitable to separate thousands of protein spots in a single gel. Comparison of samples from infected mice against age-matched mock-controls leads to the detection of many mostly overexpressed protein spots. Mass spectrometric analysis confirms some already known proteins connected to TSE, for example the glial fibrillary acidic protein in brain (GFAP). However, some proteins (such as alpha-B-Crystallin) were identified which are not yet associated with scrapie or with TSE in general. Furthermore an impairment of whole protein groups can be seen, as heterogeneous nuclear ribonucleoproteins in the spleen. Signs of oxidative stress, already known to be associated with TSE, are further confirmed in this study by changes in concentration of some of the related proteins. The upset of cytoskeletal proteins as well as proteins involved in cell communication and signal transduction is suggested by some altered protein expressions. Altered expression of not just a few proteins, but whole groups of partially interacting proteins (such as cytoskeletal proteins) leads to the conclusion of interference of whole metabolic pathways caused by the scrapie infection. These pathways are not closed systems, but cooperate and correspond with other pathways, thus leading to changes in other parts of the cell and its metabolism. Analysis of several points in time allows a subsumption of the caused protein changes in relation to the infectious agent. 2-DE and related methods form a good basis for further investigations. This, combined with alternative methods, forms a useful tool in investigating scrapie, as well as prion infections in general, and gaining interesting new insight. There is still plenty to discover concerning transmissible spongiform encephalopathy, for the diseases are yet not completely understood. Further investigations are needed to obtain additional information concerning disease progress and involved mechanisms. The findings of this screening study relating to protein changes can be used as starting point of specific research to understand the interference of extensive protein networks causing prion infection.