Analysis of the protein nano-environment of voltage-activated N-type Ca2+ channels Cav2.2 in the brain
Final Report Abstract
In diesem Projekt sollten Aufbau und Organisation der Proteinumgebung der spannungsgesteuerten Cav2.2 (oder N-Typ) Kalzium-Kanäle untersucht, sowie Protein-Protein Wechselwirkungen analysiert werden, die der Ca2+-vermittelten Signalgebung dieser Kanäle zugrunde liegen. Unter Anwendung neu entwickelter Verfahren zur biochemischen/proteomischen, ultrastrukturellen und funktionellen Untersuchung konnten wir zeigen, dass Cav2.2 Kanäle bimolekulare Komplexe mit den Enzymen NO-Synthase und Proteinkinase Cb, sowie mit den G-Protein-gekoppelten GABAB Rezeptoren bilden. Die dadurch gebildeten Cav-NOS und Cav-PKC Superkomplexe fungieren als 'Kalzium-Nanodomänen', in denen der Kalziumkanal die Enzyme mit ausreichend Kalzium versorgt (≥ 10 µM), um ihre effiziente und schnelle Aktivierung während eines Aktionspotentials oder Serien von Aktionspotentialen zu garantieren. Die direkte molekulare Anbindung an die GABAB Rezeptoren erklärt erstmals die in vielen Neuronen beobachtete äußerst zuverlässige Steuerung der Cav2.2 Kanäle durch diese metabotropen Rezeptoren. Des Weiteren konnten wir mittels Immuno-EM an Gefrierbrüchen zentraler Neuronen zeigen, dass Cav2 Kanäle in den präsynaptischen Terminalen als ‚Cluster’ angeordnet sind, wie wir es ursprünglich als Ergebnis unserer umfassenden Proteom-Analysen postuliert hatten. Als technische Weiterentwicklung zur quantitativen Untersuchen der räumlichen und zeitlichen Dynamik der Verteilung von Proteinkomplexen und –netzwerken, sowie zu ihrer Ausbildung haben wir das Verfahren der ‚Mikro-Proteomik’ etabliert.
Publications
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(2017) AMPA-receptor specific biogenesis complexes control synaptic transmission and intellectual ability. Nature communications 8 15910
Brechet, Aline; Buchert, Rebecca; Schwenk, Jochen; Boudkkazi, Sami; Zolles, Gerd; Siquier-Pernet, Karine; Schaber, Irene; Bildl, Wolfgang; Saadi, Abdelkrim; Bole-Feysot, Christine; Nitschke, Patrick; Reis, Andre; Sticht, Heinrich; Al-Sanna'a, Nouriya; Rol
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(2017) Neuroplastin and Basigin Are Essential Auxiliary Subunits of Plasma Membrane Ca2+-ATPases and Key Regulators of Ca2+ Clearance. Neuron 96 (4) 827-838.e9
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Bettler, B., and Fakler, B.
