Die Rolle melastinverwandter TRP-Kationenkanäle (TRPMs) für die Funktion transportierender Epithelien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
TRPM-Kanäle sind evolutionär konserviert, spielen eine Rolle in einer Vielzahl von Krankheitsprozessen und sind teilweise Zielgene monogenetischer Kanalopathien. Im Rahmen dieses Projektantrages war geplant, den hochkonservierten TRPM-Kanal im Drosophila-Modell elektrophysiologisch im Überexpressionsmodell zu charakterisieren, die Genese seines lethalen Nullallel Phänotypes mit Schwerpunkt auf Defekten im epithelialen Transport hin zu untersuchen und knock-out-Allele im engsten Orthologen des Drosophila-TRPM im Säugetier, dem TRPM3, herzustellen, um konservierte Elemente der biologischen Rolle dieser Kanäle herauszuarbeiten. Wir haben gefunden, daß dTRPM v.a. in der basolateralen Membran der Hauptzellen der Malpighi’schen Tubuli exprimiert ist, daß ein Transport-Defekt und epitheliale Apoptose in diesem Organs in der dTRPM-Mutante zu einer das normale Larvenwachstum störenden Hypermagnesiämie führt. Diese jetzt publizierten Befunde zeigen, daß dTRPM, analog zu TRPM6/TRPM7 eine essentielle Rolle im Magnesiumtranport erfüllt. Relativ schnell wurde klar, daß TRPM3 zwar strukurell dTRPM sehr nahesteht, aber aufgrund seines Expressionsmusters in der Maus keine bedeutsame epitheliale Transportfunktion haben dürfte. Dieser Projektarm wurde im Rahmen einer Kollaboration weitergeführt. Es ist uns schließlich gelungen, dTRPM elektrophysiologisch zu untersuchen und die molekularen Determinanten seiner Divalentenselektivität, seiner für TRPM-Kanäle ungewöhnlich kleinen Auswärtsströme sowie seiner starken Abhängigkeit von intrazellulärem Magnesium durch ein umfassendes Mutagenese-Projekt im Bereich der Kanalpose zu identifizieren. Die Publikation dieser Befunde steht noch aus. Es wurde im Rahmen dieses Projektes ein weiteres Allel von dTRPM mittels homologer Rekombination generiert. Der Nachweis, daß das TRPM-Gen effizient auf diese Weise targetbar ist, der eindeutige Phänotyp in den Null- wie auch partiellen Allelen und die jetzt bekannten Struktur-Funktions-Beziehungen der Kanalpore sollen für die Weiterführung dieses Projektes die Basis dafür sein, Variationen der Kanalfunktion mit phänotypischen Konsequenzen zu korrelieren. Damit soll letzten Endes z.B. geklärt werden, ob diese Proteine selbst Magnesium leiten müssen, um ihre Funktion zu erfüllen oder welche zelluläre Konsequenz eine Überaktivität/Derepression eines solchen Kanals hat. In Anbetracht der Bedeutung z.B. von TRPM7 und seiner Leitfähigkeit für divalente Kationen in der postischämischen Exzitotoxizität erscheint eine solche Fragestellung von hoher Relevanz.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007). Integration of Phosphoinositide and Calmodulin Mediated Regulation of TRPC6. Mol Cell 25:491-503
Kwon Y, Hofmann T, Montell C
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(2007). TRPM5, a taste-signaling transient receptor potential ion-channel, is a ubiquitous signaling component in chemosensory cells. BMC Neurosci. 8:49
Kaske S, Krasteva G, König P, Kummer W, Hofmann T, Gudermann T, Chubanov V
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The Drosophila trpm mutant is a metamorphosis-dependent lethal. 49. Frühjahrstagung der Deutschen Gesellschaft für Pharmakologie und Toxikologie, Mainz 2008
Hofmann T, Chubanov V, Gudermann T, Montell C
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A divergence in the phenotypes of human an mouse carrying loss-of-function mutations in TRPM6. 50. Frühjahrstagung der Deutschen Gesellschaft für Pharmakologie und Toxikologie, Mainz 2009
Chubanov V, Storch U, Chen X, Mederos y Schnitzler M, Hofmann T, Gudermann T
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(2010). Drosophila TRPM channel is essential for the control of extracellular magnesium levels. PloS One 5:e10519-28
Hofmann T, Chubanov V, Chen X, Dietz AS, Gudermann T, Montell C
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Hypermagnesemia due to Malpighian tubule failure in trpm mutant Drosophila larvae. 51. Frühjahrstagung der Deutschen Gesellschaft für Pharmakologie und Toxikologie, Mainz 2010
Hofmann T, Dietz AS, Chen X, Chubanov V, Gudermann T, Montell C
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(2011).TRPM3 is a nociceptor channel involved in the detection of noxious heat. Neuron 70:1-13
riens J, Oswianik G, Hofmann T, Philipp SE, Stab J, Chen X, Benoit M, Yue F, Janssens A, Kerselaers S, Oberwinkler J, Vennekens R, Gudermann T, Nilius B, Voets T
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(2012). Natural and synthetic modulators of SKCa potassium channels inhibit magnesium-dependent activity of the kinase-coupled cation channel TRPM7. Br. J. Pharmacol. 166(4):1357-1376
Chubanov V, Mederos y Schnitzler M, Meißner M, Schäfer S, Abstiens K, Hofmann T, Gudermann T
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Phenotype of Drosophila TRPM (dTRPM) and molecular determinants of its magnesium conduction. International Workshop on TRP channels. 12.-14. Sept. 2012, Valencia
Hofmann T, Chubanov V, Chen X, Dietz AS
