Funktionsbeziehungen zwischen dem vesikulären Monoamintransporter 2 (VMAT2), dem monoaminergen System und den heterotrimeren G-Proteinen Go1 und Go2
Final Report Abstract
Heterotrimere G-Proteine der Klasse Go gehören zu den häufigsten G-Proteinen im Gehirn. Es gibt zwei Splice-Varianten der Goα-Untereinheiten, Go1α und Go2α. Für Go2α war in der Vergangenheit schon eine Beteiligung an der Regulation motorischer Funktionen über eine Beeinflussung des striatalen monoaminergen Systems gezeigt worden. Dabei gab es einerseits Hinweise darauf, dass Vesikel-assoziiertes Go2α möglicherweise vom vesikulären Monoamintransporter 2, ähnlich wie durch einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor, aktiviert wird. Andererseits deuteten Voruntersuchungen darauf hin, dass die beiden Splice-Varianten Go2α und Go1α gegensätzliche Effekte auf das striatale dopaminerge System haben und die Balance in der Expression der beiden Varianten eine Rolle spielt. Daher wurde im Rahmen dieses Antrags einerseits untersucht, ob VMAT2 als G-Proteingekoppelter Rezeptor für Go2α funktioniert. Dabei konnte zwar über ein Yeast-Two-Hybrid System und einen Glutathion-S-Transferase-Pulldown-Assay eine Interaktion von Go2α mit VMAT nachgewiesen werden. Die Aktivierung von vesikulärem Go2α über VMAT2 in Abhängigkeit vom vesikulären Füllungszustand ließ sich jedoch nicht bestätigen. Des Weiteren wurde die Bedeutung von Go1α und Go2α für das striatale dopaminerge System und die Wechselbeziehung zwischen den beiden Splice-Varianten untersucht. Hierzu wurden (teilweise bereits im Vorfeld) bekannte Daten von Go2α-Deletionsmutanten mit den neuen Ergebnissen von Go1α- und Go1+2α-/- Mäusen verglichen. Go1α-/- Tiere schnitten im Rota-Rod Test, der motorische Funktionen prüft, schlechter ab als ihre Wildtypgeschwister. Go1+2α-Doppeldeletionsmutanten waren aber erstaunlicherweise besser in diesem Test und zeigten auch spontan eine motorische Hyperaktivität. Ebenso war nach wiederholter Kokainbehandlung die motorische Sensitivierung ausgeprägter als in Wildtyptieren. Ein Zusammenhang mit der Expression von Dopaminrezeptoren und den vorhandenen Goα-Splice-Varianten im Striatum erschien möglich. Denn es zeigte sich, dass im Striatum von Go1α- /- Mäusen Go2α und der D2-Dopaminrezeptor, über dessen Signalweg die motorische Aktivität gehemmt wird, stärker exprimiert werden als in Wildtyptieren. Das Fehlen beider Goα-Splice Varianten scheint insgesamt eine Annäherung an die Wildtypsituation darzustellen, aber auf einer schlechter ausbalancierten Ebene. Zusammengefasst deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die ausbalancierte Expression von Go1α und Go2α für die Aufrechterhaltung einer ungestörten Motorik wichtig ist. Das Fehlen einer der beiden Splice-Varianten führt zu spezifischen Störungen in den jeweiligen Deletionsmutanten. Die Deletion beider Splice-Varianten stellt die Balance teilweise wieder her.
Publications
- (2013). The α-subunit of the trimeric GTPase Go2 regulates axonal growth. J. Neurochem. 124:782-94
Baron J, Blex C, Rohrbeck A, Rachakonda SK, Birnbaumer L, Ahnert-Hilger G, Brunk I
(See online at https://doi.org/10.1111/jnc.12123)
