Regulation der Calciumkonzentration in Mikrodomänen und primären Zilien durch TMEM16 sowie Rolle von TMEM16 und CFTR für die renale Zystogenese

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Schreiber
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325974372

Die Regulation der intrazellulären Calciumionenkonzentration spielt für die autosomal dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) und potentiell auch bei anderen zystischen Erkrankungen eine zentrale Rolle. Im Verlauf der ADPKD geht die Zystenbildung mit einer erhöhten Aktivität von calciumaktivierten TMEM16-Chloridionenkanälen einher. Essentielle Strukturen für die Ausbildung eines lokalen zellulären Calciumsignals sind Mikrodomänen der Plasmamembran, sowie das primäre Zilium, welches selbst ein Kompartiment darstellt. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass TMEM16 die Calciumkonzentration in Mikrodomänen moduliert. In diesem Projekt werden die Beiträge von TMEM16A und TMEM16F für das kompartimentalisierte Calciumsignal in vivo und in vitro untersucht. Hierfür dienen der nierenspezifische Polcystin1 (PC1) Knockout (KO), sowie die PC1/TMEM16A und PC1/TMEM16F Doppel-KO-Modelle. Es soll der Einfluss von TMEM16A und TMEM16F für das zelluläre Calciumsignal und die Zystenentwicklung in vivo überprüft werden. Neben den TMEM16-Kanälen wird für die Zystenbildung auch die Aktivierung des Chloridkanals CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) vermutet. Da neuere in vivo-Daten einen engen funktionellen Zusammenhang zwischen TMEM16 und CFTR zeigen, werden ebenfalls nierenspezifische CFTR-KO-Mäuse untersucht. Es sollen weiterhin der Einfluss von TMEM16 auf den Calcium-Signalweg im primären Zilium in vitro bestimmt werden. Hierzu werden Calciumaktivitäten mittels eines zilienspezifischen Calciumsensors gemessen. Da TMEM16 auch mit dem Hedgehog- Signalweg in Verbindung gebracht wurde, wird auch der Einfluss von TMEM16 auf diesen Signalweg im primären Zilium untersucht. Weiterhin wird die Bedeutung von Zilium, TMEM16 und CFTR für die Zystenbildung an Sammelrohr-Organoiden analysiert. Die Ergebnisse dieses Projektes werden die Rolle von TMEM16 und CFTR für die Entwicklung renaler Zysten klären. Aus den erwarteten Erkenntnissen können potenziell neue Therapiemöglichkeiten abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Björn Buchholz