CKAMP59: eine auxiliäre Untereinheit von AMPA oder GABA Rezeptoren?

• Antragsteller: Professor Dr. Jakob von Engelhardt
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496461701

Die Kontrolle der Expression und Funktion von ionotropen Rezeptoren ist essentiell für Informationsprozessierung, Lernen und Gedächtnis. Vor ein paar Jahren haben wir die Proteine der CKAMP Familie identifiziert (CKAMP39, CKAMP44, CKAMP52, CKAMP59), die als auxiliären Untereinheiten der AMPA Rezeptoren deren Transport zur Zelloberfläche, synaptische Lokalisation und Funktion beeinflussen. Über die Funktion von CKAMP59 ist derzeit wenig bekannt und die drei derzeit publizierten Studien zeigen widersprüchliche Ergebnisse. So wurde in einer kürzlich publizierten Studie CKAMP59 als Interaktionspartner von GABAA-Rezeptoren identifiziert und der Einfluss auf AMPA Rezeptoren angezweifelt. Die teilweise konträren Ergebnisse der Studien können mit der Verwendung unterschiedlicher CKAMP59 Splice-Varianten und einer mutierten Variante (Deletion von für die Interaktion mit AMPA Rezeptoren verantwortlichen Aminosäuren) zusammenhängen. Die in CKAMP59 Knockout Mäusen beobachten Veränderungen der Funktion exzitatorischer und inhibitorischer Synapsen in der CA1 Region deuten darauf hin, dass CKAMP59 in der Tat sowohl AMPA als auch GABAA-Rezeptoren beeinflusst. Unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass CKAMP59 unter basalen Bedingungen die Expression von AMPA Rezeptoren in distalen Synapsen verringert, aber für Anstieg der Zahl synaptischer AMPA Rezeptoren im Rahem von Langzeitpotentierung notwendig ist. Diese und die publizierten Daten wurden allerdings mit globalen Knockout Mäuse erhoben. Fehlinterpretation auf Grund von Variablen wie Hirnentwicklungsstörungen oder homeostatischen Dyregulationen mit indirekter Beeinflussung der Funktion exzitatorischer oder inhibitorischer Synapsen sind demnach möglich. Unstrittig ist, dass CKAMP59 einen wesentlichen Einfluss auf hippokampale synaptische Plastizität und Verhalten hat (Abwesenheit von LTP, reduziertes Furchtgedächtnis in Knockout Mäusen). Die Mechanismen dieses Einflusses sind allerdings nicht geklärt.Wir möchten mit elektrophysiologischen, immunhistochemischen und anatomischen Analysen die Expression der CKAMP59 Splice Varianten und deren Einfluss auf die subzelluläre Lokalisation und Funktion von AMPA- und GABA-Rezeptoren untersuchen. Dafür werden wir Versuche in HEK293 Zellen, aber insbesondere mit konditionalen CKAMP59 Knockout Mäusen sowie Re-Expression von Splice Varianten in Knockout Mäusen durchführen. Die Mechanismen des Einflusses von CKAMP59 auf synaptische Plastizität (LTP und LTD) werden wir elektrophysiologisch in akuten Hirnschnitten sowie in primären Zellkulturen über Quantifizierung der aktivitätsabhängigen Lokalisation, Insertion in die Zellmembran und Diffusion von AMPA Rezeptoren analysieren. Die geplante Studie soll klären, ob CKAMP59 eine bona fide Untereinheit nativer AMPA- und/oder GABAA-Rezeptoren ist, und welchen Einfluss CAKMP59 Splice Varianten auf synaptische Funktion im Hippokampus ausüben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen