Kationen-selektive Tight Junctions im Nephron

• Antragstellerin: Dr. Susanne Milatz
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455805987

Die Niere resorbiert täglich große Mengen von Na+, Ca2+ und Mg2+. Ein großer Teil der Kationen-Resorption erfolgt auf parazellulärem Weg über Tight Junctions (TJ). Innerhalb der TJ bestimmen die Mitglieder der Claudin-Familie die Selektivität abhängig von Größe und Ladung der Teilchen. Sie interagieren miteinander und bilden so komplexe TJ-Strangnetzwerke mit entsprechenden Selektivitätseigenschaften aus. Der vorliegende Antrag beschäftigt sich mit der Zusammensetzung und Funktion der für die Reabsorption von Kationen in der Niere verantwortlichen TJs.Im ersten Themenkomplex sollen verschiedene pathogene Varianten des TJ-Proteins Claudin-10 funktionell charakterisiert werden. Claudin-10 ist v. a. für die selektive parazelluläre Resorption von Na+ im dicken aufsteigenden Ast der Henle-Schleife der Niere verantwortlich. Patienten mit pathogenen Claudin-10-Varianten leiden unter einer Störung des Elektrolythaushalts. Gemäß der Expression von Claudin-10 in weiteren Organen treten außerdem eine Fehlfunktion der Schweiß-, Speichel- und Tränendrüsen sowie ggf. dermatologische Symptome auf (HELIX-Syndrom). Da sich die Symptome der Patienten mit unterschiedlichen Claudin-10-Varianten z. T. beträchtlich unterscheiden, sollen verschiedene Varianten auf ihre Lokalisation, Na+-Selektivität, und Interaktionsfähigkeit hin untersucht werden. So sollen die Mechanismen aufgeklärt werden, mit denen unterschiedliche Claudin-10-Mutationen die Proteinfunktion stören und die klinische Symptomatik verursachen. Mit diesem translationalen Ansatz wird angestrebt, zu einer eindeutigen Korrelation von Genotyp und Phänotyp zu gelangen. Außerdem bietet sich hier eine wertvolle Möglichkeit, den Zusammenhang zwischen Claudin-Struktur, TJ-Strangarchitektur, Kanalfunktion und den physiologischen Auswirkungen weiter zu aufzuklären und so das Wissen im Bereich der Claudinopathien zu erweitern. In zweiten Themenkomplex soll der parazelluläre Durchtrittsweg für Mg2+ im proximalen Nierentubulus identifiziert werden, dessen Zusammensetzung im Gegensatz zu dem für Na+ und Ca2+ noch völlig unbekannt ist. Die Rolle der dort exprimierten Claudine für den Mg2+-Durchtritt sowie ihre Interaktionen sollen aufgeklärt werden. Außerdem wird ein weiteres Claudin-ähnliches Protein auf seine mögliche Rolle hin untersucht. Damit soll einerseits eine wichtige Lücke im Verständnis der Ionenresorption in der Niere geschlossen und zum anderen der Blick auf weitere Kandidatenproteine gerichtet werden, deren Rolle in der Niere bisher unbekannt ist.Das beantragte Vorhaben spannt inhaltlich und methodisch einen Bogen von der Primärstruktur über die TJ-Strangkomposition und die Permeabilitätsfunktion zum gesamten Individuum. Dafür steht eine breite Methodik zur Verfügung, und zwar elektrophysiologische Methoden (ex-vivo-Tubulusperfusion und Ussingkammer), mikroskopische Techniken (hochauflösende Konfokalmikroskopie, Live Cell Imaging und FRET), molekularbiologische Verfahren und transgene Mauslinien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen