Kooperation von Carboanhydrase und Säure-/Base-gekoppelten Membrantransportern heterolog exprimiert in Xenopus-Oozyten

• Applicant: Professor Dr. Joachim W. Deitmer
• Subject Area: Molecular Biology and Physiology of Neurons and Glial Cells
• Term: from 2002 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5367772

Gliazellen übernehmen in Nervensystemen wichtige Funktionen, wie z.B. die Aufrechterhaltung der ionalen Homöostase, Beseitigung von Neurotransmittern aus dem synaptischen Spalt sowie trophische Unterstützung für benachbarte Neurone. Dazu verfügen Gliazellen über eine Reihe spezifischer Membrantransporter für diese Funktionen: einen Monocarboxylattransporter (MCT), mit dem sie organische Säuren über die Membran transportieren und den Neuronen energiereiche Substrate wie Laktat, Pyruvat oder Ketonkörper zukommen lassen können; ein Glutamat-Aufnahmesystem (EAAT), mit dem sie hochaffin erregende Aminosäuren wie Glutamat, von Neuronen an erregenden Synapsen freigesetzt, aufnehmen; sowie einen Natrium-Bikarbonat-Kotransporter (NBC), mit dem sie Basenäquivalente über die Zellmembran bewegen und ihren cytosolischen pH-Wert sowie den extrazellulären pH-Wert im Gewebe regulieren können. In dem beantragten Projekt sollen jeweils zwei dieser aus Säugetieren geklonten Transporter, die alle drei nebeneinander in Gliazellen (Astrozyten) vorkommen, in Frosch-Oozyten heterolog exprimiert werden. Dazu wird RNA aus der cDNA klonierter Proteine durch in vitro Transkription hergestellt, gereinigt und isoliert, und anschießend in unreife Oozyten des Krallenfroschs Xenopus laevis injiziert. Es soll die Hypothese überprüft werden, ob es Wechselwirkungen, z.B. in Form von Kooperativität, zwischen den Transportern gibt, und welche Rollen dabei der Protonen- und andere Ionengradienten sowie die Aktivität der Carboanhydrase spielen. Nach Expression zweier Transportproteine sollen Membranstrom in der Spannungsklemme und intrazelluläre Konzentrationen von H+ und Na+, und somit Transportraten, unter verschiedenen Bedingungen in den Eizellen bestimmt werden. Ziel ist es, Aufschluß über eine mögliche Kooperativität glialer Funktionen auf der Ebene von Membrantransportern zu erhalten. Eine Kooperation verschiedener Transporter könnte Energie sparen und in einer Rückkopplung sogar "Abfallprodukte" wie das Kohlendioxid mit einbeziehen (Deitmer, 2000). (p)

• DFG Programme: Research Grants