Regulierung der Ionenkanal-Aktivitäten des P2X7-Rezeptors über seine N- und C-terminalen Endodomänen

• Antragsteller: Professor Dr. Fritz Markwardt; Professor Dr. Günther Schmalzing
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163411859

P2X-Rezeptoren (P2XR) sind eine Familie Liganden-gesteuerter Ionenkanäle, die auf ihren natürlichen Liganden ATP mit einer raschen Öffnung eines transmembranären Ionenkanals reagieren, durch den Na+, K+ und Ca2+ permeieren können. Innerhalb der P2XR-Familie hat der sogenannte P2X7-Rezeptor (P2X7R) besonderes Interesse erlangt, u.a. weil er bei der Inflammasom-Aktivierung beteiligt ist, das Tumorwachstum begünstigt und die Ausbildung einer cytolytischen Makropore triggern kann. Die transmembranäre Permeation großer organischer Kationen wie NMDA+ und TRIS+ resultiert allerdings nicht aus einer progressive Erweiterung des Selektivitätsfilters, wie lange proklamiert wurde, sondern stellt eine über die Zeit stabile Besonderheit des offenen P2X7R-Ionenkanals dar. Dies konnten wir im vergangenen Berichtszeitraum durch Cysteinscanning-Mutagenese verbunden mit Einzelkanalmessungen und Erprobungen mit Cystein-reaktiven Sonden belegen. Im neuen Projekt steht im Fokus, die Rolle der Interaktion zwischen den beiden Endodomänen des P2X7R und dem cytoplasmatischen Anteil der Ionenkanalpore, dem sogenannten cytoplasmatischen Vestibül, beim Schaltverhalten des Ionenkanals und bei der Ausbildung der cytolytischen Pore zu verstehen. Die hierzu vorgeschlagenen Mutagenese-Experimente sind durch ein Homologiemodell geleitet, das auf der aktuellen Röntgenstruktur des hP2X3Rs beruht, die, als Novum für einen P2XR, signifikante Anteile der N- und C-terminalen Endodomäne einschließt. Für die mehr distal gelegene Endodomäne, durch die sich der P2X7R von allen anderen P2XRs unterscheidet und für die es noch keine Strukturinformation gibt, wollen wir durch FRET-Experimente ihr Zusammenwirken mit N-Terminus und cystoplasmatischem Vestibül aufzeigen. Wir versprechen uns von diesen Experimenten eine weitere Aufklärung der ungewöhnlichen Eigenschaften dieses Kationenkanals auf molekularer Ebene.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen