Molecular and physiological characteristics of Na+/Mg2+ exchanger SLC41A1 in HEK293 cells and in primary-derived and KL-1 cardiomyocytes

• Applicant: Dr. Martin Kolisek
• Subject Area: Veterinary Medical Science
• Term: from 2008 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 69876609

Der genetische Hintergrund des Magnesium-Transports und der Magnesium-Homöostase ist bisher nur unvollständig verstanden. Obwohl funktionelle Untersuchungen für die Existenz zahlreicher regulierter Magnesium-Transporter sprechen, wurden bisher auf molekularer Ebene nur zwei Melastatin-verwandte Membranproteine der Transient Receptor Potential Family (TRPM6 und TRPM7) und ein Kanal in der inneren Mitochondrien-Membran (Mrs2p) identifiziert. Keiner der postulierten Magnesium-Transporter (Na+/Mg2+-Austauscher, Mg2+/Ca2+-Austauscher, Mg2+/Anion- Cotransporter) ist bisher jedoch identifiziert oder charakterisiert worden. Vor kurzem ist es uns gelungen, SLC41A1, ein Protein der 41st family of solute carriers (SLC), als Mg2+-Carrier zu identifizieren. Der beobachtete Magnesiumtransport ist mit der Bildung heterooligomerer Komplexe verbunden und ist indirekt mit dem Cl--Transport in HEK293-Zellen verknüpft. So entstand die Hypothese, dass SLC41A1 ein Mg2+-Uniporter sein könnte, der für den Chloridgekoppelten Magnesium-Efflux zuständig ist. Ein derartiger Transport ist bereits unter physiologischen Bedingungen in Kardiomyozyten, Erythrozyten und Pansenepithelzellen beschrieben worden. Die Ziele des hier beschriebenen Projekts sind: 1. die Identifizierung der Proteine, die an der Komplexbildung mit SLC41A1 beteiligt sind, 2. die Identifizierung von Punktmutationen, die zu einem veränderten Magnesiumtransport durch SLC41A1 führen, und 3. die Überprüfung, ob es sich bei den in Kardiomyozyten und anderen Zellen funktionell beschriebenen Mg2+/Anion-Efflux-Systemen um SLC41A1 handelt. Die hierfür erforderlichen Untersuchungstechniken umfassen gentechnische (split-ubiquitin yeast two-hybrid screening; random mutagenesis), molekularbiologische (z. B. Klonierung; Blue-native Gelelektrophorese), molekularphysiologische sowie elektrophysiologische (z. B. mag-fura 2 FFS-Spektroskopie, mag-fura2 single cell imaging und whole cell mode patch clamp) Verfahren. Zusätzlich zur Charakterisierung von SLC41A1 soll mit diesem Projekt der Kenntnisstand über die molekularen Grundvoraussetzungen eines ausgewogenen bzw. dysbalancierten Mg2+-Haushalts in Zelle und Gewebe erweitert werden.

• DFG Programme: Research Grants