Komplexe Steuerung der astrozytären Funktion durch den EGF-Rezeptor
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Verschiedene chronische und akute Hirnerkrankungen führen zu einer Aktivierung des EGF- und Endothelinsystems, die dann auf multiple und komplexe Art und Weise miteinander interagieren. Ausgangspunkt des nun abgeschlossenen Projekts waren Hinweise auf eine bislang unbekannte Wechselwirkung beider Systeme in Astrozyten. Diese beinhaltet die Endothelin-abhängige Hemmung der EGF-induzierten Internalisierung des EGF-Rezeptors, und eine damit einhergehende Abnahme der glialen Glutamattransporterexpression. Wir konnten innerhalb des Projekts diese primär immunzytochemisch gewonnenen Hinweise zunächst mittels Biotinylierung membranständiger EGFR und Aufnahmeuntersuchungen von markiertem EGF weiter absichern und quantifizieren. Im Rahmen unserer Untersuchungen konnten wir dann weiterhin belegen, das Endotheline die Liganden-induzierte Internalisierung des EGFRs über zwei Mechanismen hemmen. Ein Mechanismus besteht in der Endothelin-induzierten Bildung von EGFR-ErbB2-Heterodimeren, die im Vergleich zu EGFR-Homodimeren bekanntermaßen deutlich langsamer internalisiert werden. Dem Heterodimerisierungsprozess voraus geht die Endothelin-abhängige und durch Src-Kinasen-vermittelte Aktivierung von Matrixmetalloproteinasen, die ihrerseits zur Abspaltung zellmembranständiger EGFR-Liganden und damit zur (Trans)Aktivierung des EGFRs führen. Der zweite Mechanismus, über den Endotheline die Internalisierung des EGFR kontrollieren, beinhaltet die Aktivierung der Tyrosinkinase c-Abl, die dann nach derzeitiger Vorstellung die Ubiquitinierung des Rezeptorproteins verhindert. Der an Astrozyten etablierte Einfluss des Endothelin-Systems auf das EGF-System war in anderen Zelltypen nicht nachweisbar und stellt damit keine generelle Interaktion zwischen beiden Systemen dar. Vergleichbar muss davon ausgegangen werden, dass in Astrozyten die Internalisierung des EGFRs nicht generell durch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren kontrolliert wird. Tatsächlich blieben die Rezeptoren für Angiotensin, Thrombin und Lysophosphatidyl-Säure ohne Einfluss auf die EGF-abhängige Zunahme der Glutamattransporterexpression und damit auf das ÈGF-System selbst. Unbeantwortet bleibt die Frage, welche molekularen Veränderungen die gehemmte EGFR-Internalisierung nach sich zieht und dann zur Hemmung der glialen Glutamattransporterexpression führt. Ausgeschlossen werden konnte eine Beteiligung von Signalwegen die bekanntermaßen die Glutamattransporterexpression in Astrozyten steuern bzw. nach Hirnverletzung in Astrozyten aktiv sind, darunter Akt, PKA, PKC, Erk, p38, NF-κB und NFAT. Ebenso ausgeschlossen bzw. nicht weiter erhärtet werden konnte eine Beteilung regulatorischer Elemente in der 5’-UTR des GLT-1-Gens sowie die bereits früher von uns postulierte Möglichkeit einer indirekten Vermittlung des Endothelineffekts durch Connexine/Gap Junctions.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Sequences of the non-coding RNA, NTAB, are contained within the 3'-UTR of human and rat EAAT2/GLT-1 transcripts and act as transcriptional enhancers. Cell Mol Neurobiol 31:393-399, 2011
Bette S, Unger T, Lakowa N, Friedrich M, Engele J
- A novel cross-talk between endothelin and ErbB receptors controlling glutamate transporter expression in astrocytes. J Neurochem 122:844-855, 2012
Glisic D, Lehmann C, Figiel M, Ödemis V, Lindner R, Engele J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2012.07819.x) - Connexin-deficiency affects expression levels of glial glutamate transporters within the cerebrum. Neurosci Lett 506:12-16, 2012
Unger T, Bette S, Zhang J, Theis M, Engele J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neulet.2011.10.032) - CXCR4 and CXCR7 form a functional receptor unit for SDF-1/CXCL12 in primary rodent microglia. Neuropathol Appl Neurobiol
Lipfert J, Ödemis V, Wagner DC, Boltze J, Engele J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/nan.12015)
