Rezeptorspezifische Regulation des supraventrikulären G-Protein aktivierten K+-Kanals (GIRK) durch Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphat und Proteinkinase C Isoformen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marie-Cécile Kienitz
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441909735

Supraventrikulär exprimierte G-Protein-aktivierte einwärtsgleichrichtende K+-Kanäle (Kir3.1/Kir3.4-Kanäle, GIRK-Kanäle) werden nach Stimulation von Rezeptoren, die an G Proteine der Gi/o-Familie gekoppelt sind, durch direkte Bindung von Gβγ-Untereinheiten aktiviert. Die Aktivierung von Gq-gekoppelten Rezeptoren (GqPCRs) hingegen resultiert in einer Inhibition der Kanalaktivität, die durch PIP2 (Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphat)-Depletion und/oder durch direkte PKC (Proteinkinase C)-abhängige Phosphorylierung der Kanäle bedingt ist. Im Vorhaben sollen während der Aktivierung endogener atrialer GqPCRs rezeptorspezifische Unterschiede hinsichtlich des Ausmaßes der PIP2-Depletion, bzw. der PKC-Aktivierung quantifiziert werden und rezeptor-spezifisch aktivierte PKC-Isoformen identifiziert werden. Da eine Beteiligung verschiedener PKC-Isoformen an der Entstehung des Vorhofflimmern diskutiert wird, ist die Identifikation der in atrialen Myozyten rezeptor-spezifisch aktivierten PKC-Isoformen von besonderem pathophysiologischem Interesse. Der zelluläre Mechanismus, der die Rezeptorspezifität von GqPCRs in atrialen Myozyten bestimmt, ist derzeit noch nicht eindeutig geklärt. Ein neuer Aspekt, der im Vorhaben untersucht werden soll, ist der Zusammenhang von Rezeptorspezifität und Desensitisierungsverhalten von GqPCRs. Hierbei determinieren rezeptorabhängige Unterschiede in Dauer und Intensität des Rezeptorsignals die rezeptor-spezifische Aktivierung von Signalkomponenten und die daraus resultierende Effektormodulation. Experimentelle Befunde weisen zudem darauf hin, dass die rezeptorspezifische Akti-vierung von PKC-Isoformen nicht nur die GIRK-Aktivität sondern auch die eigene Rezep-toraktivität via negativer Rückkopplung reguliert. Im Vorhaben soll der Einfluss verschiedener PKC-Isoformen auf die homologe Rezeptordesensitisierung durch den Einsatz von FRET-Biosensoren zur Messung Gq-aktivierter Signalmoleküle und Koexpression von PKC-Isoformen untersucht werden. Die Identifikation der für die homologe Desensitisierung relevanten Phosphorylierungsstellen in GqPCRs soll durch Erstellung phosphorylierungsdefizienter Rezeptormutanten erfolgen, die mittels FRET-Biosensoren hinsichtlich ihres Desensitisierungsverhaltens charakterisiert werden. Die geplanten Experimente sollen neue Erkenntnisse über die Mechanismen der rezeptorspezifischen Aktivierung von Gq-gekoppelten Signalwegen bringen und damit einen Beitrag zur Erklärung der z.T. gegensätzlichen physiologischen Effekte auf die Herztätigkeit liefern, die bei Aktivierung endogener kardialer GqPCRs auftreten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen