Hauptberuf oder Nebentätigkeit - welche Rolle(n) spielt PORCN als Bestandteil von Glutamatrezeptoren des AMPA-Subtyps?
Zusammenfassung der Projektergebnisse
AMPA-Typ Glutamat-Rezeptoren (AMPARs) sind hauptverantwortlich für die exzitatorische Neurotransmission im zentralen Nervensystem der Säugetiere und spielen eine zentrale Rolle in der synaptischen Signalübertragung, der synaptischen Entwicklung und der synaptischen Plastizität. Die Funktionsvielfalt von AMPARs wird durch die Integration zahlreicher assoziierter Proteine, darunter das Porcupine-Protein (PORCN), gefördert. PORCN stabilisiert AMPAR- Komplexe in hippocampalen Neuronen und erfüllt darüber hinaus seine kanonische Funktion als Palmitoyltransferase für Wnt-Proteine. Unklar bleibt, wie diese beiden Funktionen innerhalb des PORCN-Proteins koordiniert werden und ob sie parallel oder abwechselnd ausgeführt werden. Ziel dieses Projekts war es, die Funktion von PORCN in der Physiologie der AMPARs weiter zu untersuchen und die regulatorischen Mechanismen, die der Multifunktionalität von PORCN zu Grunde liegen, zu entschlüsseln. Dazu wurde eine multidisziplinäre Herangehensweise einschließlich molekularbiologischer, zellbiologischer und elektrophysiologischer Techniken gewählt. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass PORCN unter basalen Bedingungen in der Lage ist, seine beiden Funktionen (Wnt-Sekretion und AMPAR-Stabilisierung) parallel auszuführen. Trotzdem scheint die Phosphorylierung von Serin 297 im PORCN-Protein einen möglichen Regulationsmechanismus der Multifunktionalität von PORCN darzustellen. Expression der phospho-mimetischen Mutante PORCN S297D führt nämlich nicht nur zu einer verminderten Wnt-Sekretion und einer Stabilisierung der GluA1-Expression im Vergleich zur phospho-ablativen Mutante S297A in HeLa-Zellen, sondern reduziert auch das dendritische Wachstum und die synaptische Übertragung in hippokampalen Neuronen. Überraschenderweise konnte auch festgestellt werden, dass Wnt5a vollkommen unabhängig von PORCN die GluA1-Expression in HeLa-Zellen reduziert. Co-Immunpräzipitationsexperimente bestätigten die direkte Interaktion von Wnt5a und GluA1 sowie die Existenz ternärer GluA1-Komplexe, die sowohl Wnt5a als auch PORCN beinhalten. Die molekularen Mechanismen und die physiologische Relevanz dieser Erkenntnisse müssen noch weiter untersucht werden, aber die Daten weisen schon jetzt auf eine Wechselwirkung zwischen Wnt-Signalgebung und AMPAR-Physiologie hin.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Mutation in Porcupine changes morphology of hippocampal neurons. Poster presentation at the Symposium of the Medical Research School (medRSD), Heinrich-Heine University Düsseldorf
Mölders N., Anstötz M. & Erlenhardt N.
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Phospho-mimetic mutant of AMPAR-associated protein Porcupine reduces Wnt5a secretion and neuronal outgrowth. Abstract/poster presentation at the annual meeting of the German Physiological Society (DPG), Vienna, Switzerland
Mölders N., Tofan K. M., Strasdeit T., Klöcker N., Anstötz M. & Erlenhardt N.
