Functional characterization of selected members of the Anoctamin gene family of ion channels
Cell Biology
Final Report Abstract
Das Ziel des vorliegenden Projektes war es, die physiologische Rolle von drei verschiedenen Mitgliedern der Anoctamin Genfamilie von Transportproteinen zu untersuchen. Einige Anoctamine sind Kalzium-aktivierte Chloridkanäle, die nach Erhöhung der intrazellulären Kalziumkonzentration öffnen und Chlorid über die Plasmamembran diffundieren lassen. Andere Anoctamine sind sogenannte Scramblasen, die, ebenfalls Ca2+-abhängig, eine Diffusion von Lipiden von der einen auf die andere Seite biologischer Lipiddoppelschichten (wie zum Beispiel der äußeren Zellmembran) ermöglichen. Mehrere Anoctamine haben wohl beide Funktionen. Unser Projekt gliederte sich in zwei Teilprojekte. Einerseits wollten wir die untereinander recht verwandten Anoctamin 8 (Ano8) und Anoctamin 10 (Ano10), über die kaum etwas bekannt war, vor allem mit Hilfe von genetischen Mausmodellen untersuchen. Ano10 ist medizinisch direkt relevant, da Mutationen in dem menschlichen Gen zu einer Bewegungsstörung (Ataxie) führen können. Wir generierten Mäuse, in denen Ano8 und Ano10 einzeln oder zusammen zerstört wurden. Überraschenderweise waren die Mäuse, inklusive der Doppel-’knock-out‘ (KO) Maus, weitgehend normal. Im Gegensatz zu Patienten mit Mutationen in ANO10 hatten Ano10 KO Mäuse eine nur marginale Einschränkung der motorischen Fähigkeiten. Im zweiten Projekt untersuchten wir die Rolle von Ano1 und Ano2, deren Rolle als Ca2+- aktivierte Chloridkanäle sehr gut etabliert ist, im Riechprozess der Maus. Wir hatten früher schon gezeigt, dass das Hauptriechepithel nur Ano2, und nicht Ano1, in den Geruchsinneszellen exprimiert. Obwohl Ano2 die elektrische Antwort auf alle untersuchten Geruchstoffe verstärkte, fanden wir keinen Einfluss auf die Empfindlichkeit des Riechens in Verhaltensversuchen. Jetzt fokussierten wir auf ein anderes Riechepithel der Maus, das vomeronasale Organ (VNO). Dieses Organ ist hauptsächlich für sozial relevante Geruchsinteraktionen verantwortlich, wie die Erkennung von Feinden und Freunden. Das VNO verarbeitet Gerüche anders als das Hauptriechepithel. Wir zeigten, dass seine Sinneszellen sowohl Ano1 und Ano2 exprimieren und stellten Gewebs-spezifische Ano1 KO Mäuse (der generelle KO ist tödlich) her, die wir auch mit unseren Ano2 KO Mäusen verpaarten. Elektrophysiologische Studien an den VNO Sinneszellen ergaben, dass Ano1 der funktionell wichtigere Kanal im VNO ist. Im Doppel-KO beider Kanäle war die Signalstärke nach Gabe von Urin (einem adäquaten Stimulus) in Sinneszellen stark verringert, aber überraschenderweise war in Verhaltensversuchen keine Abschwächung der Ablehnung fremder Männchen zu beobachten. Zusammen mit unserer früheren Studie zur Rolle von Ano2 im Hauptriechepithel haben wir somit die Rolle von Ca2+-aktivierten Chloridkanälen im Riechprozess umfassend geklärt.
Publications
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(2018). Ca2+- activated Cl- currents in the murine vomeronasal organ enhance neuronal spiking, but are dispensable for male-male aggression. J. Biol. Chem. 293, 10392 – 10403
Münch J., Billig G., Hübner C.A., Leinders-Zufall T., Zufall F., Jentsch T.J.
