Identifizierung eines G-Protein gekoppelten Rezeptors für 11(R),12(S) Epoxyeicosatriensäure und seine Wirkung auf das kardiovaskuläre System
Pharmakologie
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Epoxyeicosatriensäuren (EET) sind Epoxide der Arachidonsäure, die von Cytochrom P450 (CYP)-Enzymen gebildet werden und denen in zahlreichen experimentellen Modellen entzündungshemmende Wirkungen zugeschrieben wurden. Eine Möglichkeit, die zellulären sowie die Gewebe-Spiegel der EETs zu erhöhen, besteht darin, ihren metabolischen Abbau zu weniger aktiven Diolen durch die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) zu verhindern. Während sEH-Inhibitoren einen gewissen Nutzen gezeigt haben, wurden Bedenken hinsichtlich der Nebenwirkungen der sEH-Inhibition in der Lunge und auf die Tumorentwicklung und das Tumorwachstum geäußert. Eine mögliche Lösung, die die Nebenwirkungen einer allgemeinen sEH-Hemmung vermeiden könnte, ist die Entwicklung spezifischer Agonisten des EET- Rezeptors. Das einzige Problem bei diesem Ansatz ist, dass ein Plasmamembranrezeptor, der spezifisch für EETs ist und von anderen Lipidmediatoren unbeeinflusst bleibt, nicht bekannt ist. Diese Studie wurde initiiert, um einen spezifischen Rezeptor für 11,12-EET in vaskulären Endothelzellen zu identifizieren und seine Aktivierung mit den schnellen und verzögerten Wirkungen des Epoxids in vitro und in vivo in Verbindung zu bringen. Wir berichten hier, dass GPR124 für die biologischen Wirkungen von 11,12-EET erforderlich ist und offenbar spezifisch auf 11(R),12(S)-EET und nicht auf 11(S),12(R)-EET reagiert. Nach Stimulation mit (±)11,12-EET assoziierte GPR124 mit β-arrestin, bevor es internalisiert und schließlich zur Plasmamembran zurück transportiert wurde. GPR124 war auch für die schnelle (innerhalb von 10 Sekunden) Translokation von TRPC6-Kanälen aus der Plasmamembran sowie für die verzögerten (innerhalb von Stunden) Effekte von (±)11,12-EET auf die Angiogenese erforderlich. 11,12-EET ist vielleicht am besten bekannt für seine Auswirkungen auf die Gefäßfunktion und seine Rolle bei Reaktionen, die dem Endothel-derived hyperpolarizing factor (EDHF) zugeschrieben werden. In induzierbaren GPR124-Knockout-Mäusen war die vasodilatatorische Antwort auf 11,12-EET aufgehoben, ebenso wie die EDHF- Komponente der Vasodilatation auf Acetylcholin und die Acetylcholin-induzierte Hyperpolarisation von murinen Endothelzellen. Das GPR124-Interaktom wurde untersucht, um einen Einblick in die Signalwege zu erhalten, die durch die Bindung von 11,12-EET an GPR124 aktiviert werden. Dieser Ansatz zeigte, dass die katalytischen α- und β-Untereinheiten von PKA und der transformierende Wachstumsfaktor (TGF) β Typ I-Rezeptor ALK1 mit GPR124 assoziiert sind. In Übereinstimmung mit den eindeutigen Effekten von 11,12-EET auf die Proliferation von Endothelzellen und die Angiogenese waren die durch 11,12-EET über GPR124 am stärksten regulierten Signalwege mit dem Zellzyklus, der DNA- Replikation und der DNA-Reparatur verbunden, umfassten aber auch die Gefäßentwicklung, die Reaktion auf oxidativen Stress, den Cholesterintransport und die TGF-/SMAD-Signalübertragung. Zusammengenommen haben unsere Daten GPR124 als Rezeptor für 11(R),12(S)-EET auf Endothelzellen identifiziert, der sowohl für die akuten Wirkungen, d.h. Hyperpolarisation, Relaxation und TRPC6-Kanaltranslokation, als auch für die chronischen Wirkungen, d.h. Induktion von Zellproliferation und Angiogenese, des Arachidonsäureepoxids erforderlich ist. Es wird interessant sein zu bestimmen, inwieweit die Aktivierung der GPR124-Signalübertragung auch für die berichteten entzündungshemmenden Wirkungen von 11,12-EET in anderen Zelltypen verantwortlich ist. Derzeit laufen Studien, um die Bindung von 11,12-EET an das GPR124-Protein zweifelsfrei nachzuweisen. Wir sehen Potenzial für Agonisten von GPR124, um die entzündungshemmenden Wirkungen von 11,12-EET ohne die Nebenwirkungen der sEH-Inhibitoren zu nutzen. Ohne ein robustes Hochdurchsatz-Screening-System (die Translokation von TRPC6 wird sich wahrscheinlich als zu schwierig erweisen, um in einer solchen Plattform ausgewertet zu werden) muss die Suche nach spezifischen Agonisten jedoch aufgegeben werden. Es ist geplant, Fluoreszierend- Markierungen für den extrazellulären Teil von TRPC6 zu entwickeln, die zur Lösung des Problems beitragen können.
