Die Funktion von Calcium-aktivierten Kaliumkanälen in neuronalen Mitochondrien

• Antragstellerin: Dr. Amalia Dolga
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Pharmakologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249667320

Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Ca2+-aktivierte K+-Kanäle mit kleiner Leitfähigkeit (SK) einen neuen Angriffspunkt in der Therapie verschiedener degenerativer Erkrankungen, wie Schlaganfall, spinocerebellarer Ataxie Typ 2, und Morbus Parkinson, darstellen. Unsere bisherigen Arbeiten zeigten zum ersten Mal, dass funktionsfähige SK-Kanäle in neuronalen Mitochondrien exprimiert werden. In dem beantragten Projekt beabsichtigen wir, die Rolle der SK-Kanäle in der Regulation der Mitochondrienfunktion mit Hilfe bestimmter Testmethoden, wie Mitochondrienfunktions-Assays und Immunofluoreszenzproben, zu untersuchen. Desweiteren möchten wir die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen der SK-vermittelten Neuroprotektion unter Bedingungen mitochondrialer Dysfunktion untersuchen.Mit Hilfe molekulargenetischen Methoden und entsprechenden Modellsystemen z.B. dominant negative SK-Kanäle, SK-Kanäle mit mitochondrialer Lokalisierungssequenz, spezifische inhibitorische Peptide für die jeweiligen SK-Kanalsubtypen sowie siRNA, zellbiologische und biochemische Analysen (beinhaltet zelluläre Kompartimentierung, Analysen des Mitochondrienpotentials) und Elektrophysiologie (Patch-Clamp-Messungen an Mitoblasten), wollen wir sowohl die physiologische Funktionen der SK-Kanäle aufklären und neue Erkenntnisse zur Bedeutung der SK-Kanäle unter Bedingungen von zellulärem Stress gewinnen.In dieser Studie werden die nachfolgenden spezifischen Ziele verfolgt:1. Untersuchung der Expression und der Verteilung der SK2-Kanäle unter physiologischen Bedingungen sowie unter oxidativem Stress. Da Verteilung und Form der Mitochondrien sich aufgrund funktioneller Anforderungen ändern, nehme ich an, dass die Verteilung der SK-Kanäle in polarisierten Zellen, wie Neuronen, dieses widerspiegelt.2. Erforschung der Rolle der SK2-Kanäle in Mitochondrien. Funktionsfähige SK2-Kanäle werden in den Mitochondrien exprimiert. In welcher Weise sie die Regulation des Mitochondrienmembranpotentials, die Fähigkeit der Mitochondrien Ca2+ zu puffern und/oder das Anschwellen der Mitochondrien beeinflussen, soll in diesem Teil des Projektes genauer untersucht werden. Diese Ziele basieren auf der Hypothese, dass Dysfunktionen in der Atmungskette, eine gestörte Ca2+-homöostase, die durch Modulationen der SK2-Kanäle verhindert werden kann.Das Projekt untersucht die Rolle der SK2-Kanäle in der mitochondrialen Atmungskette, in der Ca2+-homöostase und in ROS-Bildung.Das Ziel der Untersuchungen sind Funktionen der neu identifizierten mitochondrialen SK2 Kanäle unter physiologischen und pathologischen Bedingungen. Da eine Störung der Ca2+-Homöostase wesentlich zur Dysfunktion von Mitochondrien und zum Zelltod beiträgt, sind diese Parameter auch Hauptgegenstand der Untersuchungen. Dadurch werden neue Ansätze aufgezeigt, um die toxischen Effekte dauerhaft erhöhter Calciumspiegel abzumildern, um so die Zerstörung der Mitochondrien und die fortschreitende Neurodegeneration aufzuhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien
• Beteiligte Personen: Professor Niels Decher, Ph.D.; Nunzianna Doti, Ph.D.; Professor Dr. Michael Müller