Charakterisierung AMPA Rezeptor auxiliärer Proteine

• Antragsteller: Professor Dr. Jakob von Engelhardt
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271649277

Glutamat, der wichtigste exzitatorische Neurotransmitter im zentralen Nervensystem, aktiviert unterschiedliche Rezeptortypen: AMPA, NMDA, Kainate und metabotrope Rezeptoren. AMPA Rezeptoren, die für den Großteil der schnellen erregenden synaptische Reizleitung verantwortlich sind, werden in ihren physiologischen Eigenschaften durch die Interaktion mit auxiliären Proteinen moduliert. Proteine der TARP Familie zum Beispiel unterstützen den Transport der Rezeptoren zur Zelloberfläche und beeinflussen deren Stromeigenschaften. Eine Reihe an Studien der letzten Jahre, in denen zahlreiche neue mit AMPA Rezeptoren interagierende Proteine detektiert wurden, haben gezeigt, daß deutlich mehr Proteine als zuvor vermutet Teil des AMPA Rezeptor-Komplexes sind. Von diesen neu entdeckten Proteinen wurden nur relativ wenige detailliert in ihrer Funktion analysiert (insbesondere Cornichons und CKAMP44), und es konnte gezeigt werden, daß diese Proteine tatsächlich eine wichtige Rolle in der Kontrolle der Funktion von AMPA Rezeptoren im Gehirn spielen. In diesem Forschungsvorhaben wollen wir die Funktion mehrerer neuer Proteine untersuchen, von denen wir annehmen, daß sie AMPA Rezeptor auxiliäre Proteine sind. In der Tat haben Vorarbeiten gezeigt, daß alle diese Proteine an AMPA Rezeptoren binden, daß sie im Gehirn exprimiert sind und außerdem die Funktion von in heterologen Zellen exprimierten AMPA Rezeptoren modulieren. Eine detaillierte Charakterisierung ihrer Funktion und insbesondere der Nachweis, daß sie eine Rolle im Gehirn spielen, steht allerdings noch aus. Wir werden analysieren, ob die neuen mit AMPA Rezeptoren interagierenden Proteine die Funktion der Rezeptoren in Neuronen des Mausgehirnes beeinflussen, und damit also als bona fide AMPA Rezeptor auxiliäre Proteine klassifiziert werden können. Hierfür werden wir elektrophysiologische und anatomische Methoden anwenden und die Rolle der mit AMPA Rezeptoren interagierenden Proteine untersuchen, indem wir ihre Expression herunter- oder hochregulieren (durch Verwendung Virus-vermittelten Protein-knockdowns bzw. Überexpression sowie Analyse von Knockout Mäusen). Die funktionellen und anatomischen Analysen werden wir in Hirnregionen durchführen, in denen, wie wir von in situ Hybridisierungs-Analysen wissen, die mit AMPA Rezeptoren interagierenden Proteine hoch exprimiert werden. Wir werden insbesondere untersuchen, ob die Proteine die Stromeigenschaften und subzelluläre Lokalisation der AMPA Rezeptoren in Neuronen ausgewählter Hirnregionen verändern. Mit dieser Studie führen wir nicht nur die erste Charakterisierung der Funktion der neuen Proteine durch, die Ergebnisse werden uns außerdem wichtige Informationen liefern, wie auxiliäre Proteine durch Ihre Modulation der AMPA Rezeptor Funktion neuronale Kommunikation beeinflussen, und damit eine Rolle für das Verhalten von Tieren spielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen