Vielfachstrahl-Konfokalmikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Heterotrimere G-Proteine vermitteln zahlreiche physiologische und pharmakologische Effekte, indem sie die Aktivierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren in intrazelluläre Signale umsetzen. Hierfür interagieren sie nach Aktivierung mit Effektoren, welche entsprechend die biologische Funktion der Zelle ändern, sei es durch Regulation der Konzentration von intrazellulären Botenstoffe oder durch die Veränderung des elektrischen Potentials über der Zellmembran. Im Rahmen unserer Forschungsaktivitäten haben wir die bis dato unbekannte Dynamik der Interaktion anhand wichtiger Effektoren untersucht. G-Proteine rekrutieren zytosolische Effektoren an die Plasmamembran und aktivieren diese. In diesem Kontext wurde mittels schneller 2-D-Konfokalmikroskopie die Rezeptor-induzierte Translokation einer Reihe von verschiedenen G-Protein-Effektoren zeitlich und räumlich aufgelöst werden. Zwei dieser Studien wurden im Berichtzeitraum international sichtbar publiziert. In der ersten Studie konnten wir zeigen, dass die Translokation von Rezeptorkinasen (GRK2) an die Plasmamembran sowohl durch Gαq als auch durch Gβγ- Unterenheiten erfolgen kann. Die Phosphorylierung von M 3 muskarinischen Rezeptoren durch diese Rezeptorkinasen, welche für die nachgeschaltete Rekrutierung von Arrestin 3 entscheidend ist, benötigt offensichtlich sowohl die Gβγ als auch Gαq-Bindung an die GRK2. Im Kontext dieser Arbeiten war Verwendung des Vielfachstrahl- Konfokalmikroskops für die zeitliche Auflösung der Translokation zusammen mit FRET-Imaging zentral wichtig. In einer zweiten Studie konnten wir nachweisen, dass Adenylylcyclasen vom Typ 5 und 6 durch PIP 3 in ihrer Aktivität reguliert werden, und dass diese neue Regulation die Grundlage für bislang ungeklärte cAMP-Rebound Phänomene nach M 2-muskarinischer Rezeptorstimulation bilden können. In dieser Arbeit half das VT- HAWK insbesondere für die zeitliche Erfassung der Membrantranslokation von Proteinen wie PIP 3-Sensoren. Diese erlaubten den Nachweis einer direkten zeitlichen Korrelation der Rezeptorvermittelten Änderung der PIP 3 Konzentration in der Membran und den Effekten auf die cAMP-Konzentration.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Adenylyl cyclases 5 and 6 underlie PIP 3 -dependent regulation. FASEB Journal (2015) 29:8 3458-3471
G. Raghavender Reddy, H. Subramanian, A. Birk, M. Milde, VO. Nikolaev and M. Bünemann
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Influence of Gαq on the Dynamics of M3 - Acetylcholine Receptor–G-Protein–Coupled Receptor Kinase 2 Interaction. Molecular Pharmacology (2015) 87:1 9-17
Valerie Wolters, Cornelius Krasel, Jörg Brockmann, and Moritz Bünemann
