Degradations-Mechanismen des humanen Vasopressin-V2-Rezeptors und einiger krankheitsauslösender V2-Rezeptormutanten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Vasopressin-V2-Rezeptor kommt an der Oberfläche von Zellen der Niere vor. Das antidiuretische Hormon Vasopressin vermittelt über den V2-Rezeptor die Konzentrierung des Harns in der Niere. Da kontinuierlich neue V2-Rezeptoren im Innern der Zelle gebildet werden, müssen kontinuierlich Rezeptoren von der Zelloberfläche wieder in die Zelle aufgenommen und abgebaut werden. Den letzten Prozess haben wir in unserem Projekt studiert. Wir konnten zeigen, dass der V2-Rezeptor kontinuierlich in intrazelluläre Vesikel aufgenommen und zu den Lysosomen (Abbauorganellen der Zelle) transportiert wird. Die molekularen Mechanismen, die diesen Prozess steuern, sind ähnlich wie die der Intemalisierung nach Aktivierung des Rezeptors durch sein Hormon Vasopressin. Bei der kontinuierlichen Aufnahme des Rezeptors wird dieser jedoch nicht signifikant phosphoryliert und löst keine Signaltransduktion aus. Auch krankheitsauslösende Mutanten des V2-Rezeptors, die sich an der Zelloberfläche befinden, werden kontinuierlich internalisiert und lysosomal abgebaut. Alle unreifen Rezeptorformen, die sich noch im Innern der Zelle befinden, werden durch ein besonderes System abgebaut (ER assoziierter Degradation, ERAD). Alle reifen Rezeptorformen, die sich zum Teil im Innern der Zelle aber auch an der Zelloberfläche befinden, werden zusätzlich durch die Lysosomen abgebaut. Die ERAD-Proteine p97/VCP und Derlin-1 interagieren mit unreifen V2-Rezeptoren und vermitteln dessen Abbau durch das Proteasom, einer im Zytoplasma lokalisierten Degradationsmaschine der Zelle. Es wurde in Hefen gezeigt, dass der Abbau von Proteinen je nach Lage der Fehlfaltung besondere Interaktionspartner des ERAD verlangt. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass zumindest für den V2-Rezeptor der Ort der Fehlfaltung innerhalb des Moleküls keine Rolle spielt, denn alle untersuchten Mutanten interagieren mit den selben ERAD-Proteinen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Rezeptoren aus dem ER in das Zytoplasma herausgeschleust werden und dort mit Untereinheiten des Proteasoms interagieren. Die meisten krankheitsauslösenden Mutanten des V2-Rezeptors werden wegen ihrer Fehlfaltung im Innern der Zelle zurückgehalten. Wir konnten zeigen, dass diese Mutanten des V2-Rezeptors in der Zelle Stress verursachen. Besonders interessant ist die Tatsache, dass je nach Mutante unterschiedliche Stress-Antworten gemessen werden konnten. Ferner konnte gezeigt werden, dass nach chronischem Stress die Zelle adaptive Maßnahmen trifft um sich zu schützen. Diese adaptiven Prozesse führen unter anderem dazu, dass die Zelle besser mit freien Radikalen fertig werden kann. In diesem Projekt konnten neue Interaktionspartner für den V2-Rezeptor gefunden werden, die mögliche Angriffspunkte für neuartige Medikamente sein können. Auch die von uns gefundenen adaptiven Prozesse der Zelle könnten für neue therapeutische Ansätze verwendet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Neuschäfer-Rube F, Hermosilla R, Kuna M, Pathe-Neuschäfer-Rube A, Schülein R, Püschel GP. A single Ser/Thr cluster within the C-terminal domain of the rat prostaglandin receptor EP3ct is essential for agonist-induced phosphorylation, desensitization and intemalization. Brit J Pharmacol. 2005 Aug;145(8):1132-42. Cited: 1 times 1
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Ouslati M, Hermosilla R, Donalis U, Schönenberger E, Beyermann M, Rosenthal W, Schülein R. Restoration of plasma membrane delivery of nephrogenic diabetes insipidus-causing vasopressin V2 receptor mutants by cell-penetrating peptides, a new class of compartmentspecific inhibitors of the quality control system displacing BiP chaperone. J Biol Chem. 2007 Jul 13;282(28):20676-85.
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Schwieger I, Lautz K, Krause E, Rosenthal W, Wiesner B, Hermosilla R. Derlin-1 and p97/VCP mediate the ER associated degradation of human V2 vasopressin receptors. Mol Pharmacol. 2008 Mar;73(3):697-708. Epub 2007 Nov 29.1
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Thielen A, Oueslati M, Hermosilla R. Krause G, Oksche A, Rosenthal W, Schülein R. The hydrophobic amino acid residues in the membrane proximal C tail of the G protein-coupled vasopressin V2 receptor are necessary for transport-competent receptor folding. FEBS Lett. 2005 Sep 26;579(23):5227-35. Cited: 4 times
