Interaktionen von N-Carbamoylglutamat, einem Orphan Drug zur Behandlung der N-Acetylglutamat-Defizienz mit Glutamattransportern der SLC1-Genfamilie

• Antragstellerin: Professorin Dr. Birgitta C. Burckhardt
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275317313

Störungen des Harnstoffwechsels sind mit einer erhöhten Konzentration von Ammonium-Ionen (NH4+) im Plasma, einer sogenannten Hyperammonämie, assoziiert, die unbehandelt zu schweren neurologischen Störungen führen kann. Zur Behandlung bestimmter Formen der Hyperammonämie ist, neben Proteinrestriktion und Dialyse, das Orphan Drug Carbaglu zugelassen, dessen Wirkstoff N-Carbamoylglutamat (NCG) ist. NCG ist ein Aktivator der Carbamoylphosphat-Synthase 1 (CPS-1). Die CPS-1 ist das Schlüsselenzym der Harnstoffsynthese und benötigt als allosterischen Aktivator N-Acetylglutamat, (NAG), welches über die N-Acetylglutamat-Synthase (NAGS) bereitgestellt wird. Bei einem angeborenen Enzymdefekt der NAGS kann der Harnstoffzyklus nicht gestartet werden, da NAG fehlt. Oral appliziertes NCG kann wie NAG CPS-1 aktivieren, sodass die betroffenen Patienten wieder Harnstoff synthetisieren können und die Konzentrationen an NH4+ sich denen gesunder Menschen angleichen. Wir konnten bereits zeigen, dass die renale Ausscheidung von NCG über den Natrium-abhängigen Dikarboxylat-Transporter 3 und die organische Anionen-Transporter 1 und 4 erfolgt. Das Wissen über die Aufnahmewege von NCG in Darm und Leber ist jedoch noch rudimentär. In diesem Antrag sollen Transportproteine identifiziert werden, über die NCG in den Darm und die Leber aufgenommen wird. Da NCG ein Strukturanalogon des Glutamats ist, sollen bevorzugt die Natrium-abhängigen Glutamat-Transporter der SLC1-Genfamilie in die Untersuchungen einbezogen werden. Hierzu werden Xenopus laevis Oozyten mit RNAs, die für die entsprechenden hoch-affinen Glutamattransporter SLC1A1, 2 und 3 kodieren, injiziert. Nach Einbau des Proteins in die Membran der Oozyten sollen über elektrophysiologische Messungen NCG-vermittelte Ströme nachgewiesen und in Relation zu den von Glutamat hervorgerufenen Strömen gesetzt werden. Zusätzlich werden Aufnahmeversuche mit radioaktiv-markiertem Glutamat in An- und Abwesenheit von NCG und für die jeweiligen Transporter spezifischen Hemmstoffen an humanen Hepatozyten und Enterozyten durchgeführt. Parallel dazu durchgeführte Markierungen der Transporter mit Antikörpern helfen den oder die für die Aufnahme von NCG in die Enterozyten und die Hepatozyten verantwortlichen SLC1-Transporter zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen