Säure-aktivierte Cl- Kanäle in endosomaler Funktion in der Niere und anderen Organen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas J. Jentsch
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527664055

Luminale Ionenhomöostase ist essenziell für den Transport und die Funktion von Vesikeln. Dafür wichtige Ionen sind nicht nur H+ (pH), sondern unter anderem auch Cl-. Letzteres folgt aus den Krankheitsbildern, die durch Inaktivierung jedes einzelnen der fünf endolysosomalen CLC 2Cl-/H+ Austauscher verursacht werden. So fanden wir früher, dass Zerstörung von ClC-7 zu Osteopetrose, Verlust von ClC-3 zu schwerer Neurodegeneration, und Abwesenheit von ClC-5 zu Nierensteinen in der Dent’schen Erkrankung führt. ClC-5 ist wichtig für die Chlorid-Akkumulation und Ansäuerung von apikalen Endosomen des proximalen Tubulus (PT). Verlust von ClC-5 beeinträchtigt die Endozytose und das Recycling von apikalen Proteinen, was Proteinurie und sekundäre Störungen des Ca2+ Haushalts verursacht. Gleiche Effekte werden in Clcn5unc Mäusen, deren ClC-5 in eine ungekoppelte Cl- Leitfähigkeit verwandelt wurde, sowie in Patienten mit ähnlichen Mutationen, beobachtet. Vor kurzem haben wir den bisher rätselhaften, breit exprimierten Säure-aktivierten Cl- Kanal ASOR als Tmem206 Oligomer identifiziert. Seine Rolle im Säure-induzierten Zelltod ist mit seiner partiellen Anwesenheit in der Plasmamembran kompatibel. Neuere Arbeiten zeigen jedoch, dass ASOR hauptsächlich in (normalerweise sauren) Endosomen vorkommt und endozytotische Prozesse beeinflusst. So fanden wir, dass ASOR notwendig für die Schrumpfung von Makropinosomen ist. Erst kürzlich beobachteten wir eine starke Expression von ASOR im proximalen Nierentubulus, wo er zusammen mit ClC-5 in apikalen Endosomen vorkommt. Wir wollen nun apikale Endozytose und Proteinrecycling im proximalen Tubulus von Tmem206- , Clcn5- und Doppel-KO Mäusen in pulse-chase Experimenten untersuchen. Diese in vivo Experimente, in denen Fluoreszenz-markierte Endozytose-Substrate oder Internalisierungs-stimulierende Hormone injiziert werden, vermeiden Probleme von Zellkulturstudien. Durch Verwendung von Mäusen mit chimärer Deletion der entsprechenden Gene können wir Endozytose und intrazelluläres trafficking von nebeneinander liegenden PT Zellen verschiedenen Genotyps direkt vergleichen und funktionelle Interaktionen von ClC-5 und ASOR untersuchen. Funktionelle Wechselwirkungen des Säure-aktivierten, stark rektifizierenden ASOR mit der Spannungs- und pH-unabhängigen Cl- Leitfähigkeit von Clcn5unc werden wir in entsprechenden Doppel-KOs untersuchen. Erste Resultate weisen darauf hin, dass Verlust von ASOR den Endozytose-Defekt von Clcn5- Mäusen verringert. Daher denken wir, dass TMEM206 ein modifier gene für die Dent’sche Erkrankung sein könnte. Aufbauend auf diesen Resultaten wollen wir zudem untersuchen, ob Verlust von ASOR die schwere Neurodegeneration von Clcn3-/- Mäusen abmildert. Wir erwarten wichtige neue Erkenntnisse für die Physiologie der Niere und des Nervensystems als auch für den Prozess der Endozytose im Allgemeinen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen