Aufklärung der Funktion von SLC22A13
Zusammenfassung der Projektergebnisse
SLC22A13 ist ein unter Vertebraten hochkonservierter Transporter, der bei Mensch und Ratte praktisch nur in der Niere exprimiert wird. Seine physiologische Funktion war unserer Einschätzung nach bisher unbekannt. Im Rahmen von Vorarbeiten konnten wir das Protein mit einem selbst entworfenen Antikörper erstmals in Schnitten der Rattenniere nachweisen, und zwar in der basolateralen Membran von Typ-A- Schaltzellen. Ziel des Projektes war es, eine Substratsuche für SLC22A13 von Mensch und Ratte durchzuführen. In ersten Experimenten hatten wir bereits Guanidiniumsuccinat als neues Substrat gefunden. Dabei wurden Methoden eingesetzt, die in unserer Arbeitsgruppe bereits zur Entdeckung des Ergothionein-Transporters (Gensymbol SLC22A4) und des Glutamat-Orotsäure-Transporters OAT2 (SLC22A7) geführt haben. Zentrales Element ist dabei die von uns entwickelte Methode der LC-MS-Differenz-Abtönung. Diese und weitere Untersuchungen (besonders der Zeitverlauf der Aufnahme von 3H-Asp und 3H-Glu) bei heterologer Expression in 293-Zellen ergaben, dass SLC22A13 von Mensch und Ratte insbesondere Aspartat und Glutamat gerichtet aus den Zellen heraustransportieren. Bei niedriger Konzentration (z.B. 0.1 µmol/l Radiotracer) konnten wir in unserem Standard-Assay (1 min 37 °C, physiologischer Puffer) keinen Anstieg der Aufnahme von Aspartat oder Glutamat gegenüber Kontrollzellen messen. Ein Efflux von anderen Aminosäuren wird praktisch nicht katalysiert. Dieser unidrektionale Transport ist bemerkenswert, weil die verwandten Transporter wie z.B. OAT2 ihre Substrate durchweg in beide Richtungen transportieren können. Andere Substrate wie z.B. Orotsäure und Nikotinsäure können von SLC22A13 mit niedriger Effizienz auch in beide Richtungen transportiert werden. Unklar ist noch, durch welchen Mechanismus/Triebkraft die Transportrichtung von SLC22A13 kontrolliert wird. Wir interpretieren Funktion und Lokalisation wie folgt: SLC22A13 sorgt in den Typ-A-Schaltzellen für eine Balance der Ladungen. In diesen Zellen werden durch Carboanhydrase im großem Umfang HCO3- und Protonen aus Wasser und CO2 erzeugt. Die Protonen werden in das Sammelrohrlumen gepumpt (Export von positiver Ladung), das Hydrogencarbonat wird über den Anionenaustauscher AE1 elektroneutral gegen Chlorid in das Blut getauscht. Um die intrazelluläre Balance der Ladungen wieder herzustellen, müsste positive Ladung einströmen oder negative Ladung ausströmen. Ein solcher Mechanismus war bisher aber nicht bekannt. Chloridkanäle z.B. können nur einen Einstrom von Chlorid (10 x mehr Chlorid extrazellulär als intrazellulär) leisten. SLC22A13 erfüllt diese Anforderung durch den unidirektionalen Export von Aspartat und Glutamat (jeweils einfach negativ geladen) perfekt. Unsere Hypothese erklärt die besondere Lokalisation und Funktion des Transporters. Damit haben wir eine bisher unbekannte Schlüsselkomponente in Typ-A-Schaltzellen identifiziert. Es bleibt zu klären, ob ein Funktionsverlust zu einer renalen distalen tubulären Acidose führt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2013). Benzoic acid and specific 2-oxo acids activate hepatic efflux of glutamate at OAT2. Biochim Biophys Acta - Biomembranes 1828:491-8
Pfennig T, Herrmann B, Bauer T, Schömig E, Gründemann D
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(2014). SLC22A13 catalyses unidirectional efflux of aspartate and glutamate at the basolateral membrane of type A intercalated cells in the renal collecting duct. Biochem J 457:243-51
Schulz C, Fork C, Bauer T, Golz S, Geerts A, Schömig E, Gründemann D
