Expressionsregulation glialer Glutamattransporter
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Zentralnervensystem der Säuger erfolgt die Aufnahme von synaptisch freigesetztem Glutamat über die zwei hochaffinen, natriumabhängigen Glutamattransporter-Subtypen GLT-1/EAAT-2 und GLAST/EAAT-1, die im Wesentlichen von Astrozyten exprimiert werden. Als Haupttransporter gilt dabei GLT-1/EAAT-2. Verschiedene chronische und akute Hirnerkrankungen sind mit der gestörten Expression von GLT-1/EAAT-2 und/oder GLAST/EAAT-1 verbunden. Die Folge ist eine Zunahme der extrazellulären Glutamatkonzentration und daraus resultierend ein verstärkter Glutamatinduzierter neuronaler Zelltod. Bereits seit längerem wird die Möglichkeit diskutiert, solche Glutamat-abhängigen Hirnschäden durch die Modulation der Glutamattransporterexpression zu verhindern. Diese Expressionsregulation ist bis heute vor allem an Astrozyten der Ratte gut untersucht, wobei weitgehend unbeantwortet bleibt, inwiefern diese Befunde auf humane Astrozyten übertragbar sind. Zur Klärung diese Frage sollten in dem nun abgeschlossenen Projekt die bisher unbekannten Promotorregionen des GLT-1/EAAT-2- sowie GLAST/EAAT-1-Gens der Ratte kloniert und anschließend strukturell und funktionell mit den bereits bekannten humanen Promotorsequenzen verglichen werden. Dieser Vergleich zeigte, dass die Promotorregion des GLT-1/EAAT-2- Gens in beiden Spezies eine konservierte Sequenz mit identischen putativen Transkriptionsfaktorbindungsstellen aufweist, die sowohl für die konstitutive als auch die EGF-, TGFa- und PACAP-induzierte Zunahme der GLT-1/EAAT-2- Transkription verantwortlich zeichnet. Punktuelle Unterschiede ergaben sich hinsichtlich der Hemmung der GLT-1/EAAT-2-Transkription durch TNFa, die im humanen Konstrukt, nicht aber im Rattenkonstrukt, die Anwesenheit einer NF-KB-Bindungsstelle voraussetzte. Trotz des von uns mehrfach gezeigten und im Rahmen dieses Projekts weiter untermauerten potenten inhibitorischen Einflusses von Endothelinen auf die endogene GLT-1/EAAT-2-Expression, führten diese Peptide weder in den klonierten humanen Konstrukten, noch in den Rattenkonstrukten zu einer Hemmung der Reportergenaktivität. Obwohl wir zeigen konnten, dass die GLT-1/EAAT-2-Transkription sowohl über die Acetylierung von Histonproteinen, als auch über die Methylierung von CpG- Inseln im GLT-1/EAAT-2-Promotor gesteuert wird, haben wir keine Hinweise darauf erhalten, dass Endotheline ihren inhibitorischen Einfluss auf die GLT- 1/EAAT-2 Expression über einen dieser, im Reportgenassay nicht notwendigerweise funktionell erfassbaren, epigenetischen Mechanismen ausüben. Im Falle des GLAST/EAAT-2-Promotors war ein ähnlich funktioneller Vergleich leider nicht möglich, da die klonierten Promotorregionen beider Spezies nur eine minimale Modulation der Genaktivität erlaubten. Insgesamt belegen unsere Untersuchungen, dass Rattenastrozyten generell ein valides Modellsystem zum Studium der Expressionsregulation glialer Glutamattransporter darstellen, unterstreichen aber auch gleichzeitig die Notwendigkeit, die in diesem Modellsystem gewonnenen Befunde punktuell an humanen Astrozyten zu überprüfen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Epigenetic control of the human glutamate transporter EAAT-2 gene in glial cells. Glia 55:663-674, 2007
Zschocke, J., C. Allritz, J. Engele, and T. Rein
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Rapid increase of glial glutamate uptake via blockade of the protein kinase A pathway. Glia 55:1699-1707, 2007
Adolph, O., S. Köster, M. Räth, M. Georgieff, H.U. Weigt, J. Engele, U. Senftleben, and K.J. Föhr
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Etomidate reduces glutamate uptake in rat cultured glial cells: involvement of PKA. Brit. J. Pharmacol. 155:925-933, 2008
Räth, M., K.J. Föhr, H.U. Weigt, A. Gauss, J. Engele, M. Georgieff S. Köster, O. Adolph
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Role of endothelins as mediators of injuryinduced alterations of glial glutamate turnover. J. Neurosci. Res 86:660-667, 2008
Lehmann, C., F. Eisner, and J. Engele
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Endothelin-1 reverses the histone deacetylase inhibitor-induced increase in glial glutamate transporter transcription without affecting histone acetylation levels. Neurochem. Int. 55:22-27, 2009
Allritz, C, S. Bette, M. Figiel, J. Engele
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High extracellular glutamate modulates expression of glutamate transporters and glutamine synthetase in cultured astrocytes. Brain Res. 1297:1-8, 2009
Lehmann, C., S. Bette, J. Engele
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Comparative structural and functional analysis of the GLT-1/EAAT-2 promoter from man and rat. J. Neurosci. Res., 2009
Allritz, C., S. Bette, M. Figiel, J. Engele
