Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Intracellular CD59 isoforms, IRIS-1 and IRIS-2, in the regulation of secretion —Implications in Alzheimer’s disease and Type 2 Diabetes

Olsson, Robin (2024) MOBN03 20232
Degree Projects in Molecular Biology
Abstract
Recently, two intracellular isoforms of CD59 were discovered in pancreatic beta cells. They proved crucial for insulin secretion and were named Isoforms Rescuing Insulin Secretion 1 and 2 (IRIS-1 and IRIS-2), whose expression decreased in type 2 diabetes (T2D). IRIS-1 and 2 were found across many different tissues on the mRNA level, including the brain. This Master's Thesis focuses on the roles of IRIS-1 and 2 in the brain. Proximity ligation assay (PLA) showed that IRIS-1 and 2 interact with the SNARE complex in SH-SY5Y cells. In the brain, this translates to neurotransmission, confirmed through knockdown of CD59, IRIS-1 and IRIS-2, resulting in decreased noradrenaline secretion from SH-SY5Y cells. This led to interesting questions... (More)
Recently, two intracellular isoforms of CD59 were discovered in pancreatic beta cells. They proved crucial for insulin secretion and were named Isoforms Rescuing Insulin Secretion 1 and 2 (IRIS-1 and IRIS-2), whose expression decreased in type 2 diabetes (T2D). IRIS-1 and 2 were found across many different tissues on the mRNA level, including the brain. This Master's Thesis focuses on the roles of IRIS-1 and 2 in the brain. Proximity ligation assay (PLA) showed that IRIS-1 and 2 interact with the SNARE complex in SH-SY5Y cells. In the brain, this translates to neurotransmission, confirmed through knockdown of CD59, IRIS-1 and IRIS-2, resulting in decreased noradrenaline secretion from SH-SY5Y cells. This led to interesting questions regarding the implications of IRIS-1 and 2 in the context of Alzheimer’s disease (AD) and T2D. During this project we showed that IRIS-1 and 2 is present within pyramidal neurons and astrocytes in human brains. Using a linear mixed model, we also investigated the statistical association between IRIS-1 and 2 and p-tau, a hallmark pathological feature of AD, showing a negative association between IRIS-1 and 2 and p-tau expression, suggesting a protective effect in the early stages of tau pathology. We also showed that IRIS-1 and 2 are downregulated on both protein and mRNA level when mimicking conditions similar to T2D and AD in SH-SY5Y cells. Lastly, we also validated the PLA with a subcellular fractionation, showing that VAMP2 is localising within the same cellular compartments as IRIS-1 and 2. All of this shows that IRIS-1 and 2 regulate secretion more broadly through interactions with the SNARE complex and could prove a potential target for drug development in the future, not only for AD but also for T2D. Due to AD’s heterogeneous nature, this may be an essential first step towards a functional therapeutic. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Intracellulära CD59 proteinerna IRIS-1 och IRIS-2 i hjärnan

Tidigare har två nya varianter av CD59 proteinet vid namn ”Isoforms Rescuing Insulin Secretion 1/2” (IRIS-1/2) upptäckts i betaceller inuti bukspottskörteln som bland annat är kroppens insulinfabrik, där de visat sig reglera exporten av insulin ut i blodet. Detta sker via ett protein komplex som kallas SNARE komplexet. Dessa proteiner formar en snara som förankrar cellens transportbehållare vid cellmembranet, som då kalciumjoner binder, kan dra samman de två membranen och tömma ut insulinet. Då det visat sig att IRIS-1/2 finns i hjärnan undersökte vi under detta projektet deras roll i hjärnan, samt deras koppling till Alzheimers och typ 2 diabetes.

Eftersom IRIS-1/2 reglerar... (More)
Intracellulära CD59 proteinerna IRIS-1 och IRIS-2 i hjärnan

Tidigare har två nya varianter av CD59 proteinet vid namn ”Isoforms Rescuing Insulin Secretion 1/2” (IRIS-1/2) upptäckts i betaceller inuti bukspottskörteln som bland annat är kroppens insulinfabrik, där de visat sig reglera exporten av insulin ut i blodet. Detta sker via ett protein komplex som kallas SNARE komplexet. Dessa proteiner formar en snara som förankrar cellens transportbehållare vid cellmembranet, som då kalciumjoner binder, kan dra samman de två membranen och tömma ut insulinet. Då det visat sig att IRIS-1/2 finns i hjärnan undersökte vi under detta projektet deras roll i hjärnan, samt deras koppling till Alzheimers och typ 2 diabetes.

Eftersom IRIS-1/2 reglerar insulinexport via SNARE komplexet, hade vi
hypotesen att dessa interaktioner kan ske även utanför bukspottskörteln i andra
celler såsom i hjärnan. Detta eftersom både IRIS-1/2 samt SNARE proteinerna
finns i många olika celltyper både i hjärnan och i andra vävnader. Tidigare
experiment i en cellinje som liknar mänskliga hjärnceller visade att IRIS-1/2
interagerar med ett av proteinerna i komplexet vilket även verkade öka mängden
interaktioner mellan de andra delarna av komplexet. Vi tror att dessa interaktioner hjälper cellens
transportbehållare att ta sig till och förankras vid membranen via SNARE komplexet. Ett annat experiment visade att de även befinner sig på samma plats i cellerna. Eftersom hjärnceller använder sig av dessa proteiner för att släppa ut de kemiska budbärare de använder att kommunicera med varandra hade vi hypotesen att IRIS-1/2 är involverade i denna kommunikation. Detta är fascinerande då denna kommunikation står till grund för hur vi tänker, interagerar och upplever omvärlden.

Var IRIS-1/2 befinner sig i hjärnan
Genom att använda specifika antikroppar för IRIS-1/2 och olika markörer för viktiga celltyper i Alzheimers, kunde vi se att IRIS-1/2 befinner sig både i hjärnceller, men även till viss del i Astrocyter som är viktiga supportceller i vårt centrala nervsystem. Detta var av stor betydelse då det är de första bevisen för att IRIS-1/2 finns på protein-nivå i våra hjärnor.

Betydelsen för Alzheimers och diabetes
Två viktiga komponenter i Alzheimers är Amyloid-ꞵ och p-tau som visat sig orsaka problem i kommunikationen mellan hjärnceller, samt orsaka inflammation, vilket över tid dödar och förstör både hjärncellerna i sig men även de kommunikationsledningar som de upprättat mellan varandra. Därför undersökte vi sambandet mellan p-tau och IRIS-1/2, vilket visade att IRIS-1/2 minskar då vi har mycket p-tau. Vi undersökte även hur vår cellinje liknandes hjärnceller påverkades av de tillstånd som finns vid typ 2 diabetes och Alzheimers, vilket visade att IRIS-1/2 minskade vid alla dessa tillstånd på både protein- och mRNA-nivå. Eftersom typ 2 diabetes ökar risken för Alzheimers, förväntade vi oss att de kombinerade tillstånden skulle ha störst effekt, vilket de även hade. Intressant nog påverkades inte CD59, vilket visar på att reglering av deras utryck skiljer sig. Allt detta visar att IRIS-1/2 verkar spela en viktig roll i att reglera transporten av både insulin och de budbärare som hjärnan använder sig av för att kommunicera. Eftersom IRIS-1/2 även minskar vid stora mängder p-tau, tyder det på en beskyddande effekt vid ett tidigt skede i patologin orsakad av p-tau. Om vi därför i framtiden kunde hitta vad som orsakar nedregleringen, eller alternativt, ett sätt att uppreglera IRIS-1/2, hade det kunnat ge hopp om en framtida behandling mot Alzheimers. Vikten av detta är enorm, då vi har ett växande problem med en äldre befolkning, där förekomsten av Alzheimers är uppskattad att öka trefaldigt tills år 2050.

Masterexamensprojekt i Biologi/Molekylärbiologi /Medicinsk biologi 60 hp 2024
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Prof. Anna Blom, Dr. Ewelina Golec.
Department of Medical Protein Chemistry, Lund University (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Olsson, Robin
supervisor
organization
course
MOBN03 20232
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9176229
date added to LUP
2024-10-07 14:23:44
date last changed
2024-10-07 14:23:44
@misc{9176229,
  abstract     = {{Recently, two intracellular isoforms of CD59 were discovered in pancreatic beta cells. They proved crucial for insulin secretion and were named Isoforms Rescuing Insulin Secretion 1 and 2 (IRIS-1 and IRIS-2), whose expression decreased in type 2 diabetes (T2D). IRIS-1 and 2 were found across many different tissues on the mRNA level, including the brain. This Master's Thesis focuses on the roles of IRIS-1 and 2 in the brain. Proximity ligation assay (PLA) showed that IRIS-1 and 2 interact with the SNARE complex in SH-SY5Y cells. In the brain, this translates to neurotransmission, confirmed through knockdown of CD59, IRIS-1 and IRIS-2, resulting in decreased noradrenaline secretion from SH-SY5Y cells. This led to interesting questions regarding the implications of IRIS-1 and 2 in the context of Alzheimer’s disease (AD) and T2D. During this project we showed that IRIS-1 and 2 is present within pyramidal neurons and astrocytes in human brains. Using a linear mixed model, we also investigated the statistical association between IRIS-1 and 2 and p-tau, a hallmark pathological feature of AD, showing a negative association between IRIS-1 and 2 and p-tau expression, suggesting a protective effect in the early stages of tau pathology. We also showed that IRIS-1 and 2 are downregulated on both protein and mRNA level when mimicking conditions similar to T2D and AD in SH-SY5Y cells. Lastly, we also validated the PLA with a subcellular fractionation, showing that VAMP2 is localising within the same cellular compartments as IRIS-1 and 2. All of this shows that IRIS-1 and 2 regulate secretion more broadly through interactions with the SNARE complex and could prove a potential target for drug development in the future, not only for AD but also for T2D. Due to AD’s heterogeneous nature, this may be an essential first step towards a functional therapeutic.}},
  author       = {{Olsson, Robin}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Intracellular CD59 isoforms, IRIS-1 and IRIS-2, in the regulation of secretion —Implications in Alzheimer’s disease and Type 2 Diabetes}},
  year         = {{2024}},
}