Die Bedeutung der lipid raft Mikrodomänen in der PDZ Adaptorprotein-vermittelten Regulati-on der Na+/H+ Austauscher Isoform NHE3

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ursula Seidler
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317040730

Die Na+/H+ Austauscher Isoform NHE3 ist der wichtigste intestinale Na+ Resorptionsmecha-nismus. Der Transporter besitzt einen langen zytoplasmatischen C-Terminus, der eine große Anzahl von Bindungsstellen für regulatorische Proteine sowie Phosphorylierungsstellen für eine erhebliche Anzahl an Proteinkinasen aufweist. Eine hervorragende Rolle bei der NHE3 Regulation spielt die Familie der PDZ Adaptorproteine, genannt NHERF (Na+/H+ regulatory factor) Proteine, die wesentliche an der Ausbildung der Multiproteinkomplexe zwischen Transportern, Rezeptoren, Ankerproteinen, Proteinkinasen und dem Zytoskelett beteiligt ist. Während die Bildung einfacher NHERF-NHE3-Ankerprotein-Kinase Komplexe in heterolo-gen Expressionssystemen gut dokumentiert ist, ist die regulatorische Funktion dieser NHERF Proteine im nativen Gewebe kaum untersucht. Entscheidend für ein besseres Verständnis der molekularen Physiologie der NHE3 Regulation und der therapeutischen Nutzbarkeit der NHERF-Interaktionen ist die Erkenntnis darüber, wie in den Enterozyten die Selektivität zwi-schen einem der NHERFs, NHE3 und einem bestimmten Rezeptor-aktivierten Signalweg zu-stande kommt. Eine solche Spezifität könnte durch die Co-Sequestrierung von NHE3 und bestimmte regula-torische Proteine in Membranmikrodomänen, auch lipid rafts genannt, zustande kommen. Diese Sphingolipid-reichen Membrandomänen sind Bereiche von Proteinclustering in der Membran und bilden damit Interaktionsplattformen. In der Tat haben wir in den letzten Jahren herausgefunden, dass es in der Bürstensaummembran der Enterozyten eine differenti-elle Assoziation der verschiedenen NHERFs an die lipid raft und die non-raft-Bereiche gibt, was sich klar auf die Aufteilung von NHE3 in verschiedenen Membranpools auswirkt. Mit dem beantragten Projekt wollen wir die dynamische Interaktion zwischen den NHERFs, den Signalmolekülen des cGMP-Signalwegs und dem NHE3 in den lipid rafts der Bürsten-saummembran in vivo im Mäusedarm untersuchen und so die molekularen Mechanismen der durch das hitzestabile Escherichia coli Enterotoxin (STa) ausgelöste Reisediarrhöe besser verstehen. Nach Etablierung der humanen intestinalen Organoid (HIO)- Kultur wollen wir un-tersuchen, ob die lipid rafts auch im menschlichen Darm ein wesentlicher Mechanismus zur Segregation von NHE3 in durch verschiedene NHERFs organisierte Multiproteinkomplexe darstellen, und ob die molekularen Vorgänge z.B. bei der STa-induzierten Regulation von NHE3 in Maus und Mensch ähnlich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen