Concatemere Rezeptoren als Werkzeuge zur Analyse von Untereinheiteninteraktionen bei Glutamatrezeptoren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das hier berichtete Projekt zur Herstellung und Charakterisierung von Glutamatrezeptor-Concatemeren zwecks Untersuchung von Untereinheiteninteraktionen war in allen wesentlichen Punkten erfolgreich. Es konnte gezeigt werden, dass kovalent verknüpfte ionotrope Glutamatrezeptoruntereinheiten nicht nur gentechnisch hergestellt werden können, sondern dass sie auch im heterologen Expressionssystem der Froschoozyte korrekt exprimiert und in die Plasmamembran der Eizelle inseriert werden. Allerdings muss große Sorgfalt darauf verwendet werden, bei der Anzucht der cDNA-Klone keine trunkierten oder rekombinierten Produkte zu erhalten. Durch rigorose Kontrollen bei jedem Arbeitsschritt kann das jedoch gewährleistet werden, wobei heterodimere Konstrukte signifikant weniger problematisch sind als homodimere. Concatemere behalten die funktionellen Eigenschaften der sie aufbauenden Untereinheiten bei und bilden Kationenkanäle aus, und zwar sowohl bei homodimeren als auch bei heterodimeren Konstrukten aus Untereinheiten derselben Glutamatrezeptorunterfamilie. Heterodimere Konstrukte aus Untereinheiten verschiedener Unterfamilien waren bislang nur marginal funktionell und bedürfen daher weiterer Untersuchungen. Die ersten vier bisher untersuchten homotrimeren Concatemere waren mit einer Ausnahme nicht funktionell. Heterodimere AMPA- und NMDA-Rezeptoren zeigten jeweils die von koexprimierten Monomeren her bekannten pharmakologischen Eigenschaften, wenngleich mit reduzierten Amplituden. Dies macht sie zu den erhofften wertvollen Werkzeugen, mit denen sich nun gezielt beliebige definierte Untereinheitenkombinationen funktionell untersuchen lassen. Die gewonnenen Erkenntnisse und die technische Expertise werden derzeit für eine Studie der Untereinheiten-Stöchiometrie bei der Integration von NR3-Untereinheiten in NMDA-Rezeptorkomplexe aus NRI- und NR2-Untereinheiten genutzt, da der Concatemer-Ansatz es erlaubt, zwischen den sich kompetitiv bildenden exzitatorischen Glyzinrezeptoren (NR1/NR3) und klassischen NMDA-Rezeptoren (NR1/NR2) zu unterscheiden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2006). Covalently linked AMPA receptor heterodimers are functional and potentiated by stargazin. FENS Meeting Vienna 2006, Poster 89. FENS Abstr. 3:A184.4
J. Hoffmann, M. Werner, D. Schmaltz, M. Jeromin, T. Morth, and M. Hollmann
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(2006). Engineered NMDA receptor hetero- and homodimers ar functional in Xenopus laevis oocytes. "Horizons in Molecular Biology", 3rd International PhD Student Symposium, Göttingen 14.- 16.9.2006
M. Jeromin, D. Schmaltz, and M. Hollmann
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(2007). Functional studies of NMDA receptor concatemers in Xenopus laevis oocytes. PhD Thesis, Dept. Biochemistry I. Ruhr University. Bochum 127 pp.
M. Jeromin
