Bedeutung der Hämoxygenasen für den Stickstoffmonoxid cGMP Signalweg
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Untersuchungen untermauern, dass sich die gasförmigen Stimulatoren Stickstoffmonoxid und Kohlenmonoxid in Bezug auf die durch sie ausgelöste Konformationsänderung der Guanylat-Cyclase deutlich unterscheiden: Durch neu etablierte Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer-Untersuchungen zwischen endogenen Tryptophanen des Enzyms und einem fluoreszenzmarkierten Substratanalogon des GTP, ließ sich zeigen, dass es durch Stickstoffmonoxid sowohl zu einer Annäherung der hämbindenden Domäne an die katalytische Domäne als auch zu einer Verschiebung der für die Dimerisierung wichtigen Domäne kommt. Diese beiden Bewegungen oder ähnliche Bewegungen waren für das Kohlenmonoxid nicht nachweisbar. Auch in Gegenwart von modernen Stimulatoren oder körpereigenen Modulatoren der Guanylat-Cyclase wie dem Kynurenin zeigte sich keine relevante Aktivierung durch Kohlenmonoxid. Allerdings bestätigte sich, dass es im Zusammenhang mit der Koexpression oder Induktion der Hämoxygenase im Zellkulturmodell zu hemmenden Effekten auf die Guanylat-Cyclase kommen kann. Diese ließen sich einerseits auf eine Verminderung des Gehaltes der für die Aktivierung des Enzyms wichtigen Häm in der Guanylat-Cyclase zurück führen. Im Zellkulturmodell führte die Induktion der Hämoxygenase-1 durch Cobaltchlorid darüber hinaus zu einer Abnahme der mRNA der beiden wichtigsten Untereinheiten der Guanylat-Cyclase. Zusammenfassend fanden sich deutliche Hinweise für inhibitorische Effekte des Hämoxygenaseweges auf die cGMP vermittelte Signaltransduktion, während sich für die vielfach in der Literatur angenommenen aktivierenden Effekte keine Belege fanden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2011. The amino-terminus of nitric oxide sensitive guanylyl cyclase α₁ does not affect dimerization but influences subcellular localization. PlosOne 6:e25772
Kraehling JR, Busker M, Haase T, Haase N, Koglin M, Linnenbaum M, Behrends S
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2012. Heme oxygenase isoforms differ in their subcellular trafficking during hypoxia and are differentially modulated by cytochrome P450 reductase. PlosOne 7: e35483
Linnenbaum M, Busker M, Kraehling JR, Behrends S
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Untersuchungen zu den Unterschieden der Hämoxygenase-Isoenzyme und deren Zusammenhang mit der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase. Dissertation, Fakultät für Lebenswissenschaften, Technische Universität
Linnenbaum, M
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2014. Nitric Oxide Activation of Guanylate Cyclase Pushes the α1 Signaling Helix and the β1 Heme Binding Domain closer to the Substrate Binding Site. J Biol Chem. 289:476-84
Busker M, Neidhardt I and Behrends S
