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Projekt
Molekulare Determinaten unterschiedlicher Mechanismen des Schilddrüsenhormon -Imports/ -Exports der L-Typ Aminosäure-Transporter
Antragsteller
Dr. Gerd Krause
Fachliche Zuordnung
Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
Förderung
Förderung von 2012 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221171143
Schilddrüsenhormone (SDH) und deren Derivate passieren die Zellmembran über verschiedene transmembranäre Transporterproteine, z.B. durch Mitglieder aus den Familien der Monocarboxylat-Transporter (MCT) oder den L-Typ Aminosäure-Transporter (LAT). Ungeklärt war die Spezifität des SDH-Transportes von LAT2 und seine Rolle in vivo. Dies motivierte uns in der ersten Förderperiode für Lat2 die Struktur-Funktionsbeziehungen der SDH-Aufnahme aufzuklären. Als wichtigste neue Erkenntnis konnten wir in Xenopus laevis Oozyten zeigen, dass Lat2 hauptsächlich an der Aufnahme von T2 und begrenzt von T3 beteiligt ist, aber weder rT3 noch T4 transportiert. Mit Hilfe eines Lat2 Molekül-Modells der extrazellulär geöffneten Konformation konnten transportrelevante molekulare Determinanten ausgewählt und mittels ortsgerichteter Mutagenese sowie anschließender SDH-Aufnahme-Studien erfolgreich für Lat2 identifiziert werden. Sie gaben Rückschlüsse über i) eine extrazelluläre 3,3`-T2 Erkennungsstelle ii) einen zentralen Kanal zur Substrat-Translokation und iii) eine Position als potentielle Umschaltfunktion. Die Resultate deuten auf unterschiedliche Erkennungsmechanismen an extra und intrazellulärer Seite von LAT2 hin. In initialen Efflux-Studien konnte der Export für Leucin jedoch nicht für T2 beobachtet werden. Ferner gibt es Hinweise, dass LAT3/4 am T2 und T1 Export aus COS-1 Zellen beteiligt sind. Jedoch sind molekulare Details unbekannt. Deshalb sollen in diesem Folgeantrag die unterschiedlichen molekularen Export-Mechanismen von SDH in der LAT Familie aufgeklärt werden. Im Fokus steht der Vergleich der Struktur-Funktions-Beziehungen des SDH-Exports (von T3, T2, T1) zwischen LAT2 und LAT3/LAT4. Hierzu werden i) Homologie-Modelle mit intrazellulär geöffneter Konformation generiert, um intrazelluläre Substraterkennungsmuster zu erschließen, ii) SDH-Exportstudien an LAT-Wildtyp sowie aus den Homologie-Modellen abgeleiteten LAT-Mutanten durchgeführt, iii) Determinanten identifiziert, die möglicherweise eine Umschaltfunktion auslösen, iv) die Einflüsse von extrazellulären SDH und Aminosäuren auf den SDH-Export getestet. Ziel ist es für die beiden Unterfamilien LAT1/2 und LAT3/4 molekularer Unterschiede aufzudecken, die für die divergierenden Funktionalitäten in Substrat-Transport verantwortlich sind. Dabei steht T2 im Fokus, das als inaktiv galt, jetzt aber vermutet wird, dass es als alternativer SDH-Rezeptor-Ligand und in der SDH-Regulation im Energiehaushalt ein Rolle spielt. Unser Projekt überspannt strukturelle, funktionelle und physiologische Fragen und kombiniert bioinformatische und molekularbiologische Studien. SDH-Export-Studien von LAT2/3/4 in unterschiedlichen Zellen, wie Thyreozyten und Astrozyten, beantragt in SPP-Projekten kooperierender Partner, ergänzen sich mit unseren Studien. Die Kenntnis detaillierter molekularer Determinanten für den T2 Transport in LAT liefert Grundlagen für zukünftige pharmakologische Interventionen von SDH-abhängigen Krankheit.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
