Suche nach den Transportproteinen für TRIAC oder DITPA, welche als T3/TH-Substituenten wirken

• Antragsteller: Dr. Gerd Krause; Dr. Jonas Protze
• Fachliche Zuordnung: Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 360579008

Für Wachstum, Metabolismus und Entwicklung, insbesondere des zentralen Nervensystems sind Schilddrüsenhormone (SDH) essentiell. Ein Defizit an Verfügbarkeit des SDH T3 (3,3`,5-triiodo-L-Thyronin) im Gehirn führt in der Entwicklung zu einer schweren mentalen Retardierung (Allan-Herndon-Dudley Syndrom, AHDS). SDH benötigen auf dem Weg zu ihrem Zielprotein, den SDH-Rezeptoren (SDH-R) im Zellkern, Transmembrantransporter-Proteine (TT) für die Überwindung der Zellmembranen. Von den bisher bekannten SDH-Transmembrantransportern ist der Monocarboxylat Transporter 8 (MCT8) der einzige SDH spezifische. Diverse pathogene Mutationen des humanen MCT8 wurden bei AHDS als Ursache für das T3-Defizit identifiziert. Im Gegensatz zu SDH werden SDH-Analoga DITPA (3,5-Diiodothyropropionsäure) und TRIAC (3,5,3'-Triiodothyroessigsäure) nicht über den MCT8 transportiert. Dennoch wurde für DITPA und TRIAC kürzlich gezeigt, dass beide auch bei MCT8-Defizients die, im Zellkern lokalisierten, SDH-R aktivieren. Daher haben diese SDH-Analoga klinisches Potential zur pharmakologischen Intervention bei SDH-Krankheiten wie dem AHDS. Die molekularen Mechanismen und Transportproteine für die Aufnahme von DITPA und TRIAC in Zellen sind jedoch unbekannt. In Vorarbeiten wurden für DITPA und TRIAC eine konzentrationsabhängige Sättigung sowie eine Temperaturabhängigkeit der Aufnahme gezeigt, was auf eine Protein vermittelte Translokation hinweist.Unsere Ziele sind die Identifizierung der Transportproteine für DITPA und/oder TRIAC, die Charakterisierung des molekularen Transportmechanismus und des Substratspektrums, sowie die Identifizierung von intrazellulären SDH-Bindeproteinen. Zur Proteinidentifizierung nutzen wir die RNA-Interferenz-Screening-Technologie mit einer humanen genomweiten small interfering RNA (siRNA) Bibliothek. Durch Ausschaltung der transportrelevanten TT mittels siRNAs wird die Aufnahme dieser SDH-Analoga in die Zelle und damit die SDH-R Aktivierung verhindert. Mittels eines SDH-R-Aktivitäts-Reporter-Plasmids kann somit ein relevantes Gen mit dem Ausbleiben eines Signals verknüpft werden. Der Knockdown von intrazellulären SDH-bindenden Proteinen hingegen führt zu einer Erhöhung des Signals.In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass die SDH-R-Aktivierung mittels T3 bei Knockdown von MCT8 in HepG2-Zellen eindeutig reduziert wird - ein Beweis der Funktion des Screening-Assays. In einer zweiten Screening-Stufe werden falsch positive Ergebnisse ausgeschlossen.Nach Identifizierung der entsprechenden Transporter werden Strategien angewandt, mit denen wir bereits andere SDH-TT (MCT8, LAT2) erfolgreich charakterisiert haben, um Determinanten für die Aufnahme von SDH-Analoga abzuleiten. Detailliertes Wissen zu molekularen Transportmechanismen von SDH-Analoga ermöglicht einerseits deren Optimierung zu höherer Effizienz und Funktionalität und bietet andererseits die Basis für zukünftige pharmakologische Intervention um SDH-abhängigen Krankheiten zu verhindern und zu behandeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Jens Peter von Kries