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Projekt
Tight-Junction-Protein-vermittelter Wassertransport
Antragsteller
Professor Dr. Michael Fromm
Fachliche Zuordnung
Anatomie und Physiologie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257646860
Dieses Projekt fokussiert auf den Wassertransport und dessen molekulare Grundlagen durch die Tight Junction (TJ) von Epithelien wie proximales Nephron und Dünndarm. Nach einem Jahrzehnte währenden Disput über Vorhandensein und Bedeutung des parazellulären Wassertransports haben wir vor kurzem gezeigt, dass das TJ-Protein Claudin-2 parazelluläre Wasserkanäle bildet. Unsere Methode der Wasserpermeabilitätsmessung an epithelialen Zellmodellen ist zur Zeit weltweit solitär und erlaubt uns, die molekularen Determinanten des TJ-vermittelten Wassertransports aufzuklären. Unser Projekt besteht aus drei Unterthemen: (A) Während für Claudin-2 gezeigt wurde, dass es sowohl für Kationen als auch für Wasser durchlässig ist, erwiesen sich zwei andere Ionenkanal-bildende Claudine, Claudin-10b und Claudin-17, als nicht wasserpermeabel. Es stellt sich die Frage, ob ein weiterer Kationenkanalbildner, Claudin-15, zugleich auch als Wasser-Kanal fungiert. Vorexperimente zeigten in der Tat eine Wasserpermeabilität dieses Claudins. Nach der Charakterisierung von Claudin-15 als TJ-Wasserkanal wollen wir die für die Wasserpermeabilität entscheidenden Aminosäuren identifizieren. Kandidaten sind Aminosäuren, die in der ersten extrazellulären Schleife für die Kationenpermeabilität von Claudinen wichtig sind. (B) Der Phänotyp von Claudin-1-defizienten Mäusen, die am Tag nach der Geburt aufgrund eines starken epidermalen Wasserverlusts sterben, deutet auf eine entscheidende Bedeutung von Claudin-1 für die Wasser-Impermeabilität der TJ hin. Im Gegensatz hierzu zeigte sich in menschlichen und murinen Keratinozyten mit vernachlässigbar geringer Expression von Claudin-1 kein Einfluss auf den transepithelialen Wassertransport. Um die Rolle von Claudin-1 für die parazelluläre Wasserpermeabilität aufzuklären, planen wir sowohl Knock-down als auch Überexpression von Claudin-1 in verschiedenen Zelllinien. (C) Die trizelluläre Tight Junction (tTJ) wird bei verminderter Expression des tTJ-spezifischen Proteins Tricellulin, entsprechend einem neuen Konzept einer parazellulären Barrierestörung, durchlässig für Solute bis hin zu Makromolekülen. Nachdem sich in aktuellen intestinalen Biopsie-Untersuchungen gezeigt hat, dass die Tricellulin-Expression bei Colitis ulcerosa herabreguliert wird, ist es wichtig herauszufinden, ob die tTJ bei verringertem Tricellulin zur parazellulären Wasserpermeabilität beiträgt. Hierzu wollen wir die Wasserpermeabilität nach Überexpression oder Knock-down von Tricellulin oder Knock-down eines Tricellulin-regulierenden Proteins, LSR, messen. Die Hauptziele dieses Projekts sind die Charakterisierung verschiedener TJ-Proteine hinsichtlich ihrer Funktion für den parazellulären Wassertransport und die Aufklärung der molekularen Voraussetzungen der Wasserpermeabilität von Claudinen. Hierdurch wird dieses Projekt neue mechanistische und funktionelle Erkenntnisse über den parazellulären epithelialen Wassertransport im Normalzustand und bei Erkrankungen liefern.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Japan, USA
