Intrazelluläre Angriffspunkte von Sphingosin-1-phosphat: Identifizierung und Rolle im Calcium-Signalling
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt beabsichtigte die Charakterisierung der Ca ^-Mobilisiemng durch intrazelluläres Sphingosin-1-Phosphat (SIP) sowie die Identifizierung hieran beteiligter Proteine, möglichst inklusive der intrazellulären Angriffspunkte von SIP. Außerdem sollte die Rolle des Sphingosinkinase/SlP-Signaltransduktionsweges bei der durch Agonisten induzierten Ca^^-Mobil isierung untersucht werden. Die wichtigsten Ergebnisse sind: 1. Die spezifische Regulation der Sphingosinkinase-1 durch Gq-gekoppelte Rezeptoren, welche eine Kreuzaktiviemng von G-Protein-gekoppelten S1 P-Rezeptoren zur Folge hat und somit einen Anschluß von Gq-Signalwegen an G, und G12/13 bewirkt. Im Rahmen einer Kooperation konnte außerdem erstmals die funktionelle Bedeutung dieser Kreuzaktiviemng im Herz-Kreislauf-System gezeigt werden. 2. Die Regulation der Ca^"^-Homöostase durch SIP-Lyase und Sphingosinkinase-1. In SIP-Lyase-defizienten Zellen, welche erhöhte SlP-Konzentrationen aufweisen, waren die basale [Ca^"^] sowie die durch Agonisten stimulierten [Ca^^]i-Anstiege erhöht. Thapsigargin-induzierte [Ca^^],-Anstiege waren in SIP-Lyase-defizienten Zellen erhöht, während sie in Sphingosinkinase-1-defizienten Zellen erniedrigt waren. Die Effekte waren auch in Abwesenheit von extrazellulärem Ca^"^ zu beobachten und werden somit nicht durch einen veränderten Ca^'^-Einstrom vemrsacht. Diese Daten zeigen erstmals, daß intrazelluläres SIP nicht nur akute, sondem auch chronische Effekte auf die Ca ^- Homöostase ausübt. 3. Weitere Ergebnisse betreffen die Rolle der Sphingosinki nase-Iso form 1 bei der Ca^"*"- Mobilisiemng durch Agonisten, die Beteiligung von Lysophospholipid-Rezeptor- Subtypen an den Wirkungen von SIP und LPA in humanen Keratinozyten und die zellulären Wirkungen von cis-4-Methylsphingosin. Schließlich wurden vorläufige Ergebnisse zur Bedeutung von CHERP und der Beteiligung von IP3-Rezeptoren an der intrazellulären Sphingolipid-Wirkung erhalten. Ausblick: Eine Identifizierung von intrazellulären Angriffspunkten von SIP war uns leider nicht möglich, diese sind nach wie vor unbekannt. Immerhin konnten wir weitere funktionelle Belege für intrazelluläre Wirkungen von SIP erhalten (reduziertes Wachstum von Sphingosinkinase-1-defizienten Zellen auch in Anwesenheit von extrazellulärem SIP; gestörte Ca ^-Homöostase in SIP-Lyase-defizienten Zellen). Mit den SIP-Lyase-defizienten Fibroblasten stehen nun erstmals Zellen zur Verfügung, in welchen der SlP-Spiegel chronisch erhöht ist, was zur Identifiziemng möglicher SlP-Angriffspunkte ausgenutzt werden kann. Entsprechend unserer Ausgangshypothese ist die Ca -Homöostase in diesen Zellen erheblich gestört. In zukünftigen Projekten sollen SIP-Lyase-defiziente Zellen zur Identifikation von SIP-Angriffspunkten mit einer Rolle in der Ca -Homöostase herangezogen werden (hierzu wird gegenwärtig eine umfassende Expressionsanalyse durchgeführt). Sobald die technischen Voraussetzungen wieder gegeben sind, soll außerdem die Photolyse von caged SIP zu weiteren Ergebnissen an DT40-Tripel-IP3-Rezeptor-Knockoutzellen sowie mit dem CHERPProtein fuhren. Schließlich werden die inzwischen gewonnenen Sphingosinkinase-2- defizienten Zellen weitere Untersuchungen zur Vermittlung von Agonisl-induzierten [Ca ];- Anstiegen durch intrazelluläre SlP-Bildung ermöglichen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Alemany, R., van Koppen, C. J., Danneberg, K., ter Braak, M., and Meyer zu Heringdorf, D. (2007). Regulation and functional roles of sphingosine kinases. Naunyn- Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 374, 413-428.
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Lichte,. K., Rossi, R., Danneberg, K., ter Braak, M., Kürschner, U., Jakobs, K. H., Kleuser, B., and Meyer zu Heringdorf, D. (2008). Lysophospholipid receptor-mediated Ca^"^ signaling in human keratinocytes. J. Invest Dermatol. 128, 1487-1498.
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Meyer zu Heringdorf, D., and Jakobs, K. H. (2007). Lysophospholipid receptors: Signalling, pharmacology and regulation by lysophospholipid metabolism. Biochim. Biophys. Acta / 768, 923-940.
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Meyer zu Heringdorf, D., and Jakobs, K. H. (2007). Renal mesangial cells: moving on sphingosine kinase-1. Br. J. Pharmacol 150, 255-257.
