Das Cannabinoidrezeptor interagierende Protein CRIP1 bindet an Glutamatrezeptoren im ZNS: Molekulare Mechanismen und funktionelle Implikationen

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Enz
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240914721

Glutamat ist der wichtigste erregende Neurotransmitter im zentralen Nervensystem (ZNS) und aktiviert G-Protein gekoppelte (metabotrope) Glutamatrezeptoren (mGluR1-mGluR8). Auch Endocannabinoide regulieren G-Protein gekoppelte Rezeptoren (CB1 und CB2), die die neuronale Aktivität beeinflussen und für psychotische Wirkungen von Marihuana verantwortlich sind. Photorezeptoren (PR) der Säugernetzhaut koexprimieren prä-synaptisch mGluR8a und CB1, die beide über negative Rückkopplungsmechanismen die Glutamatfreisetzung am PR-Terminus regulieren. So sind mGluR8 und CB1 an adaptiven Mechanismen beteiligt, die die Sensitivität der Retina über einen großen Helligkeitsbereich regulieren.Die Interaktion (crosstalk) zwischen Neurotransmitterrezeptorklassen stellt einen essentiellen Mechanismus zur Koordination neuronaler Signalwege dar. Funktionelle Interaktionen zwischen CB1 und mGluR Typen sind bekannt. Weiterhin bilden Rezeptoren für Adenosin und Serotonin Heterodimere mit CB1 bzw. mGluR2, und die Bildung heterotrimerer Rezeptorkomplexe, bestehend aus unterschiedlichen Kombinationen von Adenosin-, Dopamin-, Glutamat- und Endocannabinoidrezeptoren wurde beschrieben. Zusätzlich können funktionell verbundene Rezeptoren auch über intrazelluläre Gerüstproteine (scaffolds) physikalisch interagieren.Kürzlich identifizierten wir das cannabinoid receptor interacting protein 1a CRIP1a als neuen Bindepartner der mGluR8a Isoform und vermuten eine funktionelle/physikalische Interaktion zwischen mGluR8a und CB1 mittels CRIP1a. Diese Hypothese basiert auf (i) der Identifizierung von CRIP1a als mGluR8a Bindepartner, (ii) der Koexpression von CRIP1a, CB1 und mGluR8a in der PR Prä-synapse, (iii) einer ähnlichen Funktion von CB1 und mGluR8a (Inhibierung der prä-synaptischen Glutamatfreisetzung), (iv) einer hohen Homologie zwischen der kartierten, 9 Aminosäuren langen CRIP1a Bindesequenz im CB1 C-Terminus und einem linearen Bereich von 6 Aminosäuren im mGluR8a C-Terminus, und (v) dem bekannten biologischen Prinzip, daß Rezeptor crosstalk über intrazelluläre Proteine erfolgen kann.Wir planen, molekulare Mechanismen der neu identifizierten mGluR8a/CRIP1a Interaktion zu charakterisieren. Zudem sollen vermutete physikalische/funktionelle Interaktionen zwischen mGluR8a und CB1 im ZNS untersucht werden. Das Arbeitsprogramm wird zuerst molekulare Mechanismen der Bindung zwischen mGluR8a, CB1 und CRIP1a analysieren, wodurch molekulare Werkzeuge und mechanistische Prinzipien für nachfolgende funktionelle Studien entwickelt werden. Diese Daten werden durch anatomische Kolokalisierungen ergänzt. Danach sollen funktionelle Konsequenzen der neu identifizierten Proteininteraktionen untersucht werden, zuerst an rekombinant exprimierten Proteinen in HEK-293 Zellen, danach in PR.Unser Vorhaben beschreibt neue Funktionsprinzipien von Neurotransmitterrezeptoren im ZNS und untersucht explizit molekulare Mechanismen zur Signalweiterleitung an der ersten visuellen Synapse der Retina.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen