Der Waisen G-Protein gekoppelte Rezeptor GPR179 als neuer Spieler im Dunkelsehen

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Enz
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317150427

Unser Sehsinn ist bemerkenswert stabil, obwohl die von der Retina detektierten Lichtintensitäten zwischen Tag- (photopisch) und Nachtsehen (skotopisch) stark variieren. Diese Stabilität wird durch die Verwendung eigener Signalwegen für photopisches und skotopisches Sehen, sowie den spezifisch darin enthaltenen Proteinen sicher gestellt. Hier wollen wir Proteine und molekulare Mechanismen des skotopischen Sehens untersuchen, die bei erblicher Nachtblindheit (congenital stationary night blindness - CSNB) gestört sind. Das skotopische Sehen beginnt mit den Stäbchen Photorezeptoren, die ihre Signale auf den G-Protein gekoppelten metabotropen Glutamatrezeptor 6 (mGluR6) in ON-Bioplarzelldendriten übertragen. Nach Aktivierung schließt mGluR6 den nicht-selektiven Kationenkanal TRPM1 durch einen G-Protein Signalweg, der Gao und RGS7 beinhaltet. Erstaunlicherweise sind trotz der beschriebenen Mechanismen Identität, Funktion und Regulation von Proteinen des skotopischen Sehens noch immer enigmatisch. Dies wurde kürzlich durch die Identifizierung eines neuen Mitgliedes dieses Signalwegs demonstriert: Dem Waisen G-Protein gekoppelte Rezeptor GPR179. GPR179 bindet an und co-lokalisiert mit mGluR6, TRPM1 and RGS7. Tatsächlich sind Mutationen in all diesen Proteinen mit CSNB assoziiert. Interessanterweise enthält mGluR6 den kürzesten C-Terminus aller mGluRs (32 Aminosäuren = 3.6%), während der GPR179 C-Terminus extrem lang ist (1738 Aminosäuren = 73%) und eine große Vielfalt an Bindestellen für regulatorische Proteine anbietet. Unsere Vorarbeiten zeigten, daß dieser lange GPR179 C-Terminus keine konservierten Domänen enthält und keine stabilen Raumstrukturen ausbildet, sondern wahrscheinlich unstrukturiert ist. Wie für unstrukturierte Proteinregionen typisch, besitzt er eine Vielzahl kurzer linearer Sequenzmotive, die auf mannigfaltige Interaktionen mit Proteinen zur Regulation von GPR179 hindeuten. Basierend auf den genannten Daten vermuten wir, daß GPR179 ein zentraler Bestandteil eines synaptisch lokalisierten Signalkomplexes ist, der Proteine für das skotopische Sehen organisiert, sowohl räumlich, als auch zeitlich. Während Lokalisation und physiologische Funktionen von GPR179 beschrieben wurden, fehlen Daten zu Interaktionen zwischen GPR179, mGluR6 und TRPM1. Auch die Identität weiterer GPR179 Bindeproteine, die diesen Waisen-Rezeptor regulieren, sind unbekannt. Hier wollen wir molekulare Mechanismen der Interaktion von GPR179, mGluR6, TRPM1 und RGS7 untersuchen, um molekulare Werkzeuge und mechanistisches Wissen für nachfolgende funktionelle Studien zu erhalten. Gleichzeitig wollen wir neue GPR179 Bindepartner identifizieren und charakterisieren, die am skotopischen Sehen beteiligt sind. Schließlich wollen wir funktionelle Konsequenzen der untersuchten Proteininteraktionen beschreiben. Unsere Studien werden Aufbau und Funktionen von GPR179 assoziierten Signalkomplexes aufklären und dabei neue und für CSBN relevante molekulare Mechanismen beschreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen