Charakterisierung intrazellulärer Bindepartner von metabotropen Glutamatrezeptoren der Gruppe III

Die Aminosäure Glutamat ist der maßgebliche exzitatorische Neurotransmitter im zentralen Nervensystem, und glutamaterge Synapsen sind weit über das ganze Hirn ver­ breitet. Neben den Ionenkanal­gekoppelten (ionotropen) G
Die Aminosäure Glutamat ist der maßgebliche exzitatorische Neurotransmitter im zentralen Nervensystem, und glutamaterge Synapsen sind weit über das ganze Hirn ver­ breitet. Neben den Ionenkanal­gekoppelten (ionotropen) Glutamatrezeptoren (iGluRs) aktiviert Glutamat auch prä­ und postsynaptische metabotrope Glutamatrezeptoren (mGluRs), die über trimere G­Proteine und nachgeschalteten Signalkaskaden Einfluss auf die Signalverarbeitung in der Synapse nehmen können (Pin und Duvoisin, 1995). Diesen Rezeptoren werden Aufgaben bei verschiedenen Formen neuronaler Plastizität und Neurotoxizität zugeschrieben (Pizzi et al., 1993; Pin und Duvoisin, 1995; Pekh­ letski et al., 1996; Pizzi et al., 1996a; Bushell et al., 1997; Maiese et al., 2000; Sabel­ haus et al., 2000). Zur Zeit sind acht verschiedene mGluRs zuzüglich ihrer Spleißvarian­ ten bekannt, die in drei Gruppen gegliedert werden, welche sich in ihrer Lokalisation, Struktur und pharmakologischen Eigenschaften unterscheiden (Nakanishi, 1992; Pin et al., 1993). Mitglieder der Gruppe III mGluRs sind spezifisch an der aktiven Zone der Präsy­ napse lokalisiert und dort an der Regulation der Neurotransmission beteiligt (Shigemoto et al., 1996; Ottersen und Landsend, 1997). Die Mechanismen, die zur spezifischen Lo­ kalisation führen, konnten bislang noch nicht aufgezeigt werden. Bereits im Vorfeld dieser Arbeit wurde eine Ca 2 ­abhängige Interaktion von Calmodulin (CaM) mit mGluR7a durch Kopräzipitationsstudien gezeigt. Die CaM­Bindung ist dabei von phy­ siologischer Relevanz für die Aktivierung des Rezeptors (O'Connor et al., 1999). In der vorliegenden Arbeit wurde nach neuen Interaktionspartnern für die Gruppe III mGluRs gesucht, um so weitere Aufschlüsse über die präsynaptische Verankerung und Regulati­ on dieser Rezeptorgruppe zu gewinnen. In einem Zwei­Hybrid­Screen konnten dabei die Proteine PxF und SGT, beides Genprodukte unbekannter Funktion, als zwei mögliche Interaktionspartner für mGluR4b identifiziert werden. Die Natur dieser Interaktionen konnte im Verlauf dieser Arbeit nicht genauer bestimmt werden und bleibt somit Gegenstand weiterer Untersuchungen. In einem parallelem Ansatz wurde die Interaktion von mGluR7a mit CaM näher untersucht. Dabei konnte ein hochkonservierter Bereich in allen Gruppe III mGluRs mit Ausnahme von mGluR4b und mGluR6 identifiziert werden, der eine Konsensussequenz zur CaM­Bindung (1­5­10­Motiv) enthält. Neben der CaM­Bindung konnte für diesen Bereich in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Dr. Michael Freissmuth auch eine Interaktion mit Gbetagamma nachgewiesen werden. Die Gbetagamma­Bindung an den Rezeptor wird durch Ca 2 ­abhängige Aktivierung von CaM gehemmt. Es wird daher ein Modell zur dualen Aktivierung von Gruppe III mGluRs vorgeschlagen, welches mögliche Mecha­ nismen zur negativen Rückkopplung der Glutamatfreisetzung aufzeigt. Zusätzlich wurde eine mögliche Regulation der Gruppe III mGluRs durch PKC­ Phosphorylierung untersucht. Dabei konnte die in vitro­Phosphorylierung eines einzel­ nen Restes (S862) im intrazellulären C­Terminus von mGluR7a nachgewiesen werden, welche zur Hemmung der CaM­Bindung führte. Aufgrund dieser Daten wird ein erwei­ tertes Modell formuliert, in dem die Hemmung der Ca 2 /CaM­abhängigen Aktivierung der G­Proteinsignalkaskade durch Phosphorylierung von mGluR7a eine übergeordnete Regulation des Rezeptors darstellt. Da die Gruppe III mGluRs bei Aktivierung zu einer Selbsthemmung der Neuro­ transmission führen (Pin und Duvoisin, 1995; Takahashi et al., 1996), stellt deren Ca 2 /CaM­regulierte Aktivierung und die zusätzliche Regulation durch Phosphorylie­ rung eine Möglichkeit der Regulation von Lernprozessen dar.
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Metadaten
Author:José M. Airas Rodríguez
URN:urn:nbn:de:hebis:30-0000001220
Referee:Heinrich Betz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2003/04/15
Year of first Publication:2001
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2001/04/26
Release Date:2003/04/15
HeBIS PPN:098964062
Institutes:Biochemie und Chemie
Dewey Decimal Classification:610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $