Untersuchungen zur funktionellen Kopplung von Dihydropyridin-Rezeptor (DHPR) und Ryanodin-Rezeptor (RyR) im Skelettmuskel

• Applicant: Professor Dr. Symeon Papadopoulos
• Subject Area: Anatomy and Physiology
• Term: from 2011 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 191988749

Für die Kontrolle der kritischen intrazellulären Kalziumkonzentration ist bei vielen Zelltypen (wie z.B. Neuronen, Muskelzellen) das Zusammenspiel zweier Kanaltypen von herausragender Bedeutung: Dihydropyridinrezeptoren (DHPR) sind spannungsabhängige Kalziumkanäle der Oberflächenmembran, während Ryanodinrezeptoren (RyR) riesige Kalziumkanäle intrazellulärer Membransysteme darstellen. Im Skelettmuskel bildet der DHPR der t-tubulären Membran zusammen mit dem RyR1 der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums (sR) einen makromolekularen Signalkomplex. Im Unterschied zum Herzen ist die elektromechanische Kopplung dort weitgehend unabhängig vom Einstrom extrazellulären Kalziums und die DHPR-Aktivierung führt – wahrscheinlich über direkte Weitergabe von Konformationsänderungen – zur RyR1-Öffnung. Zur erstmaligen Identifizierung molekularer DHPR-Bereiche, welche bei dieser Kommunikation Änderungen ihrer räumlichen Anordnung erfahren, sollen FRET-Untersuchungen an fluoreszenzmarkierten DHPR-Domänen durchgeführt werden (Projektteil 1). Ein weiteres Charakteristikum des Skelettmuskels ist die regelmäßige Anordnung von je vier DHPR in Form von Tetraden, die mit jeweils einem RyR1 assoziiert sind. Eine Untersuchung dieser einmaligen Struktur auf der Ebene einzelner Tetraden, d.h. die Beantwortung der Frage zur Bedeutung der einzelnen DHPR einer Tetrade für die Kontrolle des RyR1, war bislang nicht möglich. Ein neuer experimenteller Zugang soll es nun ermöglichen, einzelne DHPR einer Tetrade gezielt zu verändern. Dies soll mittels Expression verketteter Mehrfach-DHPR erfolgen, die in Muskelzellen individuelle Tetraden ausbilden.

• DFG Programme: Research Grants