Biosensoren zur räumlich-zeitlich aufgelösten Messung von Prostanoiden

• Antragsteller: Professor Dr. Moritz Bünemann
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504936713

Prostanoide (Prostaglandine und Thromboxan) gehören zu den wichtigsten Lipidmediatoren mit unzähligen klinisch relevanten Wirkungen auf den gesamten menschlichen Körper, einschließlich des Immun- und Herz-Kreislauf-Systems. Sie vermitteln ihre Wirkungen über die Bindung an und Aktivierung von spezifischen Prostanoid-Rezeptoren, die zu den G-Protein gekoppelte Rezeptoren zählen. Die Bildung der Prostanoide erfolgt lokal und ihre Halbwertszeit ist in der Regel kurz. In der Folge ist eine ungleiche Verteilung der Prostanoide in einem Gewebe oder Organ zu erwarten. Aus diesem Grund ist es für ein weitreichenderes Verständnis der biologischen Rolle von Prostanoiden von besonderer Wichtigkeit die Konzentration eines spezifischen Prostanoides räumlich und zeitlich aufgelöst messen zu können. Da hierfür geeignete Methoden leider nicht zur Verfügung stehen, werden gegenwärtig Prostanoidkonzentrationen als Mittelwerte eines gesamten Gewebes oder des Überstandes, in dem sich Zellen befanden, gemessen. Häufig kommen hierbei Antikörper-basierte Messverfahren zum Einsatz, die nur eine Momentaufnahme der Konzentration eines bestimmten Prostanoides, ohne zeitliche und räumliche Auflösung und teilweise ohne Unterscheidung zwischen aktiven und inaktiven Metaboliten, bieten können. An dieser Stelle knüpfen wir an und schlagen ein neues FRET-basiertes Messverfahren vor, dass diese Limitationen überwindet. Als geeignetes Mittel sollen FRET-basierte Prostanoidrezeptor-Konformationssensoren zum Einsatz kommen. Uns ist es im Rahmen von Vorarbeiten gelungen einen Sensor basierend auf dem PGE2 Rezeptor Subtyp 4 (EP4 Rezeptor) zu generieren und diesen so zu optimieren, dass er geeignet scheint, als biologischer Reporter für endogenes PGE2 zu dienen. Um das Potential dieses Ansatzes zu evaluieren haben, wir die parakrine Ausschüttung von PGE2 in Echtzeit, sowohl von Zelllinien, als auch von Primären Zellen gemessen. Darüber hinaus waren wir in der Lage mit diesem Sensor einen selbstgenerierten PGE2 Gradienten räumlich und zeitliche sichtbar zu machen. In diesem Projekt möchten wir die vorgestellten Messmethoden am Beispiel des EP4 Rezeptors weiterentwickeln und anwenden. Außerdem sollen vergleichbar gute Bio-Sensoren für die übrigen Prostanoidgruppen entwickelt werden. Eine erfolgreiche Umsetzung unserer vorgeschlagenen Methode zur FRET-basierten Messung der Konzentration extrazellulärer Liganden würde nicht nur erweiterte Möglichkeiten zur Untersuchung der Prostanoide eröffnen, sondern könnte auch grundsätzlich den Weg bereiten, die räumliche und zeitliche Verteilung weiterer Hormone, Neurotransmitter und Mediatoren, die über GPCRs signalisieren, zu erforschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen