Analyse der Physiologie von IRAG durch Gendeletion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das IP3-Rezeptor-assoziierte cGMP-Kinase-Substrat (IRAG) ist maßgeblich an der Funktion des zellulären Botenstoffs zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) beteiligt. Dieses Signalmolekül cGMP spielt u.a. im Herz-Kreislaufsystem und in Blutplättchen eine entscheidende Rolle. Eine fehlerhafte cGMP-Signalvermittlung verursacht verschiedene Erkrankungen einschließlich Angina Pectoris, Bluthochdruck und Thrombosen. Ziel des bearbeiteten Projektes ist es, die Funktion sowie den molekularen Mechanismus von IRAG aufzuklären. Diesbezüglich wurden in unserer Arbeitsgruppe zwei verschiedene Mausmutanten hergestellt: durch Deletion von Exon 3 des IRAG-Gens eine IRAG-Knockout-Mutante (IRAG-KO), in der kein IRAG-Protein hergestellt wird, sowie durch Deletion von Exon 12 eine Mausmutante, die ein verändertes IRAG ohne IP3RI-Interaktionsstelle enthält (IRAG∆12). Anhand dieser Mausmutanten wurde gezeigt, dass die cGMP-abhängige Relaxation des Gefäßmuskels sowie von glatten Muskeln des Magen-Darm-Trakts hauptsächlich über IRAG vermittelt wird. Das Signalmolekül cGMP karm zellulär über zwei verschiedene Synthesewege hergestellt werden: über lösliche Guanylylzyklasen (sGC) nach Stimulation mit Stickstoffmonoxid (NO), sowie über membrangebundene, partikuläre Guanylylzyklasen (pGC) nach Stimulation mit natriuretischen Peptiden z.B. atriales natriuretisches Peptid (ANP). IRAG ist für die Relaxation über beide cGMP-Synthesewege relevant. Durch Untersuchungen mit isolierten vaskulären glatten Muskelzellen zeigte sich, dass IRAG dabei NO/ANP/cGMP-abhängig das intrazelluläre Kalzium reguliert. In IRAG-Knockout-Mäusen war der Magen-Darm-Trakt stark vergrößert und die Verdauung wesentlich beeinträchtigt. Der IRAG-Knockout veränderte zwar nicht den basalen, physiologischen Blutdruck. Interessanterweise unterdrückte der IRAG-Knockout jedoch die starke Blutdrucksenkung, die in WT-Mäusen durch bakterielle Lipopolysaccharide (LPS) verursacht wird. IRAG körmte dementsprechend bei einem krankheitsbedingten Blutdruckabfall wichtig sein, der durch LPS und einer daraus resultierenden massiven NO-Synthese hervorgerufen wird. IRAG spielt außerdem eine wichtige Rolle in der Regulation der Blutplättchen- bzw. Thrombozyten-Funktion. Dabei ist IRAG entscheidend an der cGMP-vermittelten Hemmung der Thrombozytenaggregation beteiligt. IRAG reduziert über cGMP die Ausscheidung von Granulasubstanzen z.B. Adenosintriphosphat und Serotonin aus Thrombozyten. Darüber hinaus vermindert IRAG die Adhäsion von Thrombozyten an Oberflächen. Diese verschiedenen Mechanismen könnten die Ursache dafür sein, dass IRAG der Thrombose entgegenwirkt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- IRAG mediates NO/cGMP-dependent inhibition of platelet aggregation and thrombus formation. Blood 109: 552-559, 2007
Antl M, V. Brühl M, Eiglsperger C, Wemer M, Konrad I, Köcher T, Wilm M, Hofmann F, Massberg S, and Schlossmann J
- Reduced rather than enhanced cholinergic airway constriction in mice with ablation of the large conductance Ca -activated K+ channel. FASEB Journal 21: 812-822, 2007
Sausbier M, Zhou XB, Beier C, Sausbier U, Wolpers D, Maget S, Martin C, Dietrich A, Ressmeyer AR, Schlossmann J, Hofmann F, Neuhuber W, Gudermann T, Uhlig S, Korth M, and Ruth P
- Rescue of cGMP tcinase 1 knockout mice by smooth muscle specific expression of either isozyme. Circulation Research 101: 1096-1103, 2007
Weber S, Bernhard D, Lukowski R, Weinmeister P, Wörner R, Wegener JW, Valtcheva N, Feil S, Schlossmann J, Hofmann F, and Feil R
- Reduced inflammatory and neuropathic pain in mice lacking nitric oxide-sensitive guanylyl cyclase. Journal of Neuroscience 28: 8568- 8576, 2008
Schmidtko A, Gao W, König P, Heine S, Motterlini R, Ruth P, Schlossmann J, Koesling D, Niederberger E, Tegeder I, Friebe A, and Geisslinger G
- Calcium-dependent and Calcium-independent relaxation by cGMP/cGKl in intestinal smooth muscle. Pflugers Archiv-European Journal of Physiology 297: G834-839, 2009
Frei E, Huster M, Smital P, Schlossmann J. Hofmann F, and Wegener JW
- cGK substrates. Handbook of Experimental Pharmacology, 191: 163-193, 2009
Schlossmann J and Desch M
- Cyclic cytidine 3',5'-monophosphate (cCMP) signals via cGMP kinase I. FEBS Lett. 584:3979-3984, 2010
Desch M, Schinner E, Kees F, Hofmann F, Seifert R and Schlossmann J
- IRAG determines NO- and ANP-mediated smooth muscle relaxation. Cardiovascular Research 86:496-505, 2010
Desch M, Sigl K, Hieke B, Salb K, Kees F, Bernhard D, Jochim A, Spiessberger B, Höcherl K, Feil R, Feil S, Lukowski R, Wegener J, Hofmann F, and Schlossmann J
- IRAG and Novel PKG Targeting in the cardiovascular system. American Journal of Physiology- Heart and Circulatory Physiology H672-682, 2011
Schlossmann J and Desch M
- Kinetics of relaxation by cGMP/cGKI signaling in fundus smooth muscle. Eur J Pharmacol. 670:266-71, 2011
Ertl C, Lukowski R, Sigl K, Schlossmann J. Hofmann F, Wegener JW
- Signaling via IRAG is essential for NO/cGMP-dependent inhibition of platelet activation. Platelets 22:217-227, 2011
Schinner E, Salb K and Schlossmann J
- Truncated IRAG variants modulate cGMP-mediated inhibition of human colonic smooth muscle cell contraction. Am J Physiol Cell Physiol. 301: C1445-1457, 2011
Werder A, Mayr M, Schneider G, Oesterle D, Fritsch RM, Seidler B, Schlossmann J, Hofmann F, Schemann M, Allescher HD, Schmid RM, Saur D
- cGMP becomes a drug target. Naunyn Schmiedeberg' Archives of Pharmacology 385: 243-252, 2012
Schlossmann J, Schinner E
- Identification of cGMP-Kinase complexes by affinity chromatography. INTECH Chapter in "Affinity Chromatography", 255-272, 2012
Salb K, Schinner E, Schlossmann J
