Anoctamin 6 vermittelt die zellulären Effekte der Stimulation von P2X7-Rezeptoren, die notwendig sind für die Makrophagenfunktion und angeborene Immunität.
Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Anoctamin 6 (ANO6), auch TMEM16F genannt, ist ein Protein der Plasmamembran, welches ganz besondere Eigenschaften besitzt. So funktioniert ANO6 als eine Art Kanal für Lipide der Plasmamembran. Hierdurch werden sogenannte Phospholipide der Lipiddoppelschicht, welche die Plasmamembran bilden, von einer auf die andere Seite der Plasmamembran transportiert. Typischerweise wird hierdurch das Phospholipid Phosphatidylserin (PS), welches nur auf der Membraninnenseite zu finden ist, nach außen gedreht. Zellen, die PS in der äußeren Lipidschicht tragen, werden von Immunzellen erkannt und phagozytiert. Die Aktivierung von ANO6 und die PS Externalisierung triggern also die Phagozytose, d.h. es wird ein Fresssignal erzeugt. Die ANO6 Pore ist ebenfalls durchlässig für verschiedene Ionenarten, darunter Chlorid-, Natrium-, Kalium- und Calciumionen. Wir fanden heraus, dass der ANO6-Kanal mit Erhöhung der intrazellulären Ca2+ Ionenkonzentration zunehmend durchlässiger wird und bei sehr hohen Ca2+ Ionenkonzentration eine große unselektive Pore bildet. Diese Pore kann große Mengen Ca2+- und Natriumionen in die Zelle lassen und die Zelle hierdurch in den Zelltod treiben. In Zellen des Immunsystems, wie zum Beispiel Makrophagen, wird durch Aktivierung von sogenannten purinergen Rezeptoren die Zellmembran sehr durchlässig für Ca2+-Ionen. Dies trifft v.a. für den purinergen P2X7-Rezeptor zu, welcher den Zelltod auslöst. P2X7-Rezeptoren (P2X7R) sind Liganden-gesteuerte nicht-selektive Kationenkanäle, die durch hohe extrazelluläre ATP Konzentrationen aktiviert werden. Solch hohe ATP-Mengen werden während Entzündungen, Gewebsverletzung und T-Zell-Aktivierung freigesetzt. Diese Rezeptoren zeigen eine hohe Expressionsdicht in Makrophagen, und sind für die angeborene Immunität unentbehrlich. Aktivierung des P2X7R induziert nicht nur einen Kationenstrom, sondern führt auch zur Bildung einer nichtselektiven Pore, durchlässig für Moleküle bis zu einem Molekulargewicht von 900 Da. Dies führt letztlich zum Zelluntergang. Wir konnten zeigen, dass Stimulation von P2X7R zur Aktivierung von ANO6 führt was wesentlich zur Porenbildung beiträgt. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass ANO6 selbst die Pore bildet. Parallel zur Porenbildung wird durch PS-Externalisierung Membranblebbing induziert, d.h. kleine Membranbläschen schnüren sich ab und zusätzlich verliert die Zelle Oberflächenproteine, was als "Membran-shedding" bezeichnet wird. Diesen Prozessen liegt die Aktivierung der Metalloproteasen ADAM10 und ADAM17 zugrunde, welche zu ihrer Aktivierung die ANO6-vermittelte PS-Exposition benötigen. Diese, hier in aller Kürze beschriebenen Vorgänge, sind für eine Vielzahl von biologischen Vorgängen von grundlegender Bedeutung und spielen eine zentrale Rolle bei Erkrankungen. So werden hierdurch Makrophagen während Infektionen und Entzündungen aktiviert und Zellen werden unter physiologischen und pathologischen Bedingungen in den apoptotischen oder ferroptotischen Zelltod getrieben. Auch Entzündungsmediatoren und Mukus werden hierdurch freigesetzt und die Zell-Zell-Kommunikation über freigesetzte Mikrovesikel (Exosomen) ermöglicht. Schließlich wird über Aktivierung von ANO6 das sogenannte Trans-Signaling ermöglicht, welches durch Freisetzung und Übertragung des löslichen IL-6 Rezeptors zustande kommt und für die proinflammatorischen Effekte des Interleukin 6 verantwortlich ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2015) TMEM16, LRRC8A, bestrophin: chloride channels controlled by Ca and cell volume. Trends Biochem Sci 40: 535-543
Kunzelmann K
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(2016) Ion channels in regulated cell death. Cell Mol Life Sci 73: 2387-2403
Kunzelmann K
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(2016) Modulating Ca2+signals: a common theme for TMEM16, Ist2, and TMC. Pflügers Arch 468: 475-490
Kunzelmann K, Cabrita I, Wanitchakool P, Ousingsawat J, Sirianant L, Benedetto R, Schreiber R
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(2019) Growth and death by anoctamins. Cancers
Kunzelmann K, Ousingsawat J, Benedetto R, Cabrita I, Schreiber R
