Analyse der neuronalen Glycin Transporter GlyT1b Funktion und seiner Regulation auf Transkriptionsebene mittels genetischer Methoden

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Eulenburg
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251864121

Die Aminosäure Glycin fungiert im zentralen Nervensystem sowohl an hemmenden als auch an erregenden Synapsen als wichtiger Neurotransmitter. Die extrazelluläre Glycin Konzentration wird von hoch affinen Glycin Transportern, den GlyTs, kontrolliert. GlyT1, der sowohl in Glia Zellen als auch in einer bisher nicht definierten Subpopulation von Neuronen exprimiert wird scheint dabei eine Schlüsselrolle zu übernehmen. Während Mäuse die eine vollständige Defizienz von GlyT1 aufweisen durch Übererregung hemmender Synapsen sterben, zeigen Mäuse denen GlyT1 präferenziell in Nervenzellen fehlt, eine erhöhte Resistenz gegenüber pharmakologisch induzierter Psychosen. Übereinstimmend hiermit konnten beim Menschen positive Effekte von GlyT1 Inhibitoren bei Schizophrenie Patienten nachgewiesen werden. Sowohl über den Mechanismus als auch über die Zelltypen, die an diesen Effekten beteiligt sind, ist bisher wenig bekannt. In diesem Projekt planen wir daher die Charakterisierung von Mäusen die eine Insertion eines Luziferase-RFP Fusionsproteins (LucR) in das Exon 1b des GlyT1-Gens tragen. In diesen Mäusen soll anstelle des vermutlich ausschließlich neuronal exprimierten GlyT1b der LucR Reporter exprimiert werden, während die Expression der GlyT1a Isoform die vom gleichen Gen kodiert wird aber einen anderen Promoter verwendet, nicht beeinträchtigt wird. Ziel dieser Versuche ist es die Funktion von GlyT1b sowohl auf zellulärer Ebene aber auch im Verhalten des lebenden Tieres zu untersuchen, um so die Mechanismen, über die der neuronal expremierte GlyT1b die glutamaterge Neurotransmission beeinflusst, besser zu verstehen. Die Expression des LucRs unter der Kontrolle des endogenen GlyT1b Promotors wird es uns erlauben, das Expressionsmuster von GlyT1b (und auch der unter der Kontrolle des gleichen Promoter stehenden GlyT1c Isoform, die aber vornehmlich extraneuronal exprimiert ist) unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen zu ermitteln. Diese Markierung wird darüber hinaus erlauben GlyT1b Reporter exprimierende Zellen zu isolieren und so diese sehr spezielle Zellpopulation anhand ihres Transcriptoms eingehend zu charakterisieren. Zusammen mit in silico Vorhersagen zu möglichen Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen im GlyT1b Promoter Bereich, sollen diese Daten Hinweise auf Transkriptionsfaktoren und/oder Signal Kaskaden liefern, die in der Regulation der GlyT1b Expression involviert sind. Diese Faktoren sollen anschließend in in vitro Test Systemen verifiziert werden. Mit diesem Ansatz erwarten wir einen besseren Einblick in die Genregulation der neuronal exprimierten GlyT1. Diese Experimente liefern damit möglicherweise die Grundlage für eine (pharmakologische) Manipulation der Expression von GlyT1b und somit die Basis für neue therapeutische Strategien in der Behandlung von Schizophrenie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen