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Hämoxygenase-2 reguliert die Öffnungswahrscheinlichkeit des Kaliumkanals TREK-1durch die Produktion von Kohlenstoffmonoxid
Der mechanosensitive K2P-Kanal TREK-1 wird durch eine Vielzahl von physikalischen und chemischen Stimuli, sowie durch eine Reihe von Interaktionspartnern reguliert. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Interaktion des TREK-1 Kanals mit dem Enzym Hämoxygenase 2 (HO-2), welches den stereospez...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2015
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Der mechanosensitive K2P-Kanal TREK-1 wird durch eine Vielzahl von
physikalischen und chemischen Stimuli, sowie durch eine Reihe von
Interaktionspartnern reguliert. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die
Interaktion des TREK-1 Kanals mit dem Enzym Hämoxygenase 2 (HO-2),
welches den stereospezifischen Abbau von Häm zu Biliverdin, Fe2+ und CO
katalysiert, zu charakterisieren und die funktionellen Auswirkungen aufzuklären.
Die Interaktion zwischen dem Enzym HO-2 und TREK-1 konnte durch
Koimmunopräzipitation bestätigt werden. Untersuchungen im Hefe-Zwei-Hybrid
System mit HO-2 Verkürzungsmutanten zeigten, dass der distale
Carboxyterminus der HO-2 eine wichtige Rolle bei der Interaktion mit dem
TREK-1 Kanal spielt. Die funktionellen Auswirkungen der Interaktion wurden
mittels Strommessungen in Xenopus Oozyten untersucht. Eine Koexpression
von humaner HO-2 und TREK-1 führte zu einer signifikanten Erhöhung der
Stromamplitude von TREK-1, während die Koexpression der katalytisch
inaktiven Form des Enzyms HO-2H45N, die ebenfalls mit TREK-1 interagierte,
keine signifikante Änderung der Stromamplitude im Kanal hervorrief.
Die funktionelle Relevanz der katalytischen Aktivität der HO-2 wurde mit Hilfe
von Aktivatoren und Inhibitoren untersucht. Zugabe von Hämin, einem Aktivator
der HO-2, führte in Oozyten, die HO-2 konstitutiv exprimieren, zu einem
signifikanten Anstieg des TREK-1 Stromes. Zusätzliche Koexpression der
humanen HO-2 führte zu einer signifikant stärkeren Zunahme des TREK-1
Stromes. Applikation von Zinkprotoporphyrin (ZnPP), einem HO-2 Inhibitor,
führte hingegen zu einer signifikanten Reduktion der TREK-1 Stromamplitude.
Applikation von CO mit Hilfe des CO-freisetzenden Moleküls CORM-2 führte zu
einer Aktivierung des TREK-1 Kanals in Xenopus Oozyten und HEK293 Zellen.
Messungen mit PhotoCORM-S1 und CO-Gas zeigten ebenfalls eine signifikante
Aktivierung des TREK-1 Kanals. Auch die mechanosensitiven K2P-Kanäle
TREK-2 und TRAAK konnten in ähnlichem Ausmaß wie TREK-1 durch CO
aktiviert werden.
CO ist ein wichtiges zelluläres Signalmolekül, interagiert mit einer Vielzahl von
Proteinen und kann eine Reihe von Signalwegen modulieren. Meine
Untersuchungen zu möglichen CO-abhängigen Signalwegen zeigten, dass die
verschiedenen Phosphorylierungsstellen S362 (PKG-abhängige
Phosphorylierungsstelle) und S344 (PKA-abhängige Phosphorylierungsstelle)
im Carboxyterminus des TREK-1 Kanals nicht an der CO-vermittelten
Aktivierung beteiligt sind. Eine Deletion des zytosolisch lokalisierten TREK-1
Aminoterminus bzw. Carboxyterminus zeigte darüber hinaus, dass die
verkürzten Kanalvarianten weiterhin durch CO aktiviert werden konnten. Die
Aktivierung des TREK-1 Stromes durch das gasförmige Signalmolekül NO war
bei der carboxyterminalen Verkürzungsvariante allerdings nicht mehr möglich.
Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass die gasförmigen Signalmoleküle CO
und NO die Öffnungswahrscheinlichkeit von TREK-1 durch unterschiedliche
Mechanismen beeinflussen. Eine direkte Wirkung von CO auf TREK-1 konnte
durch inside-out Messungen in Giant-Patches von Xenopus Oozyten
nachgewiesen werden.
Meine Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass HO-2 an TREK-1 Kanäle
bindet und durch lokale Produktion von CO die Öffungswahrscheinlichkeit des
Kanals reguliert. |
|---|---|
| Umfang: | 135 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2015.0526 |