Die Rolle des Kaliumkanals TRESK für die Entwicklung und Funktion von T Lymphozyten in der autoimmunen Neuroinflammation

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Bittner
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269939884

Zwei-Poren Kaliumkanäle (K2P) stellen einen Schlüsselmechanismus dar, um zelluläre Funktionen unter verschiedenen physiologischen und pathophysiologischen Umständen zu beeinflussen. Sie stellen eine Hauptkomponente der Hintergrund-Kaliumleitfähigkeit dar und wirken einer Depolarisation des Membranpotentials entgegen. Unlängst konnten wir eine zentrale Rolle der K2P-Familienmitglieder TASK1-3 (KCNK3,5,9) für die Aktivierung und Effektorfunktionen von T Lymphozyten in vitro und in Tiermodellen der Multiplen Sklerose (experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis, EAE) identifizieren.TRESK (KCNK18) ist das jüngste entdeckte Mitglied der K2P Familie. Elektrophysiologische, strukturelle und funktionelle Daten zeigen auf, dass KCNK18 innerhalb der Familie einzigartige Eigenschaften aufweisen, da er zum Beispiel durch einen Anstieg von intrazellulären Kalziumleveln aktiviert wird. Er besitzt eine spezifische Proteinstruktur mit einer langen intrazellulären Schleife, die eine evolutionär konservierte Bindungsstelle hoher Affinität für Calcineurin enthält. Interessanterweise unterliegt die Aktivität von Calcineurin in T Lymphozyten einer strengen Kontrolle, da die Aktivierungsschwelle innerhalb des physiologischen Kalziumlevels von T Zellen liegt und Calcineurin nur eine geringe Bindungsaffinität zu NFAT Proteinen besitzt. Das Hauptziel dieser Studie ist die Untersuchung der Rolle von TRESK für die Funktion von T Zellen. Hierzu legen wir die Hypothese zu Grunde, dass TRESK einen dualen Wirkmechanismus besitzt, der sowohl einen Einstrom von Ionen als auch eine Bindung von Calcineurin erlaubt. Drei neu generierte genetisch modifizierte Mäuse werden verwendet, um die physiologischen Funktionen von TRESK in T Zellen zu differenzieren. Hierfür werden wir Tresk-/- (volle Knockout), TreskG339R (Punktmutation der Porendomäne, die einen Ionenfluss unterbindet) und TreskS276A (konstitutiv aktive TRESK Kanäle) Mäuse verwenden.Zunächst werden wir mittels molekularbiologischer, elektrophysiologischer und immunologischer Methoden den funktionellen Beitrag von TRESK Kanälen für die Aktivierung, Differenzierung und Effektorfunktionen von T Lymphozyten betrachten und dabei einen speziellen Fokus auf Calcineurin-abhängige Signalwege legen. Ein besonderer Augenmerk wird auf die Rolle von TRESK Kanälen für die Entwicklung und Funktion von CD4+CD25+FoxP3+ regulatorischen T Lymphozyten gerichtet, da vorläufige Daten auf eine wichtige Rolle von TRESK für Entwicklungsprozesse des Thymus hinweisen. Danach werden wir die in vivo Relevanz der verschiedenen Funktionen von TRESK Kanälen in Tiermodellen der autoimmunen Neuroinflammation überprüfen. Eine eingehende Analyse des immunologischen Phänotyps wird Aufschluss über die Beteiligung von TRESK unter pathophysiologischen Umständen geben. Zuletzt werden wir die humane Relevanz von TRESK in Immunzellen aus dem peripheren Blut, Thymusschnitten und in entzündlichen ZNS-Läsionen von Patienten mit Multipler Sklerose überprüfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen