Aufschlüsselung des Proteoms von organischen Kationentransportern: Bedeutung für Funktion und Regulation
Anatomie und Physiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde u. a. die Oligomerisierung der humanen organischen Kationentransporter (hOCT) untersucht und mögliche Interaktionspartner identifiziert sowie deren funktionelle Bedeutung analysiert. Weiterhin wurde eine neue semiautomatische Methode zur Analyse organischen Kationentransports in Zellkulturen und frisch isolierten proximalen Tubuli etabliert und die Regulation der organischen Kationentransporter der Maus in vitro und ex vivo charakterisiert. Die quaternäre Struktur von Transmembranproteinen spielt eine essentielle Rolle beim zellulären Trafficking. Wir konnten zeigen, dass hOCT2 Oligomere bildet und die Cysteine der großen extrazellulären Schleife wichtig für das korrekte Falten, die Oligomerbildung und den Plasmamembraneinbau von hOCT2 sind. Als Interaktionspartner der OCTs konnten wir das lysosomal-associated protein transmembrane 4 alpha (LAPTM4A) nachweisen und belegen, dass dieses die Funktion von hOCT2 über eine Beeinflussung des Traffickings zur Zellmembran und dessen Prozessierung über intrazelluläre Sortierungsmechanismen beeinflusst. Ein Interaktionspartner von hOCT3 ist die dual-specificity tyrosine-(Y)-phosphorylation regulated kinase 1A (DYRK1A). Diese Interaktion hat funktionelle Implikationen, da hOCT3 als Neurotransmitter-Wiederaufnahmesystem fungiert und eine hohe Expression im Gehirn aufweist und DYRK1A mit dem Down Syndrom (DS) assoziiert ist. Somit eröffnen diese Befunde eine neue Perspektive zum Verständnis der Ursachen z.B. von mentaler Retardierung in DS Patienten. Zusätzlich konnten wir in Biopsien aus testikulären Krebspatienten zeigen, dass hOCT3 und DYRK1A dort endogen exprimiert werden und DYRK1A eine signifikant höhere Expression in Tumorzellen hat, was möglicherweise zu der Anfälligkeit von DS Patienten für diese Krebserkrankung führt. Schließlich konnten wir als weiteren möglichen Interaktionspartner von hOCT2 und hOCT3 das Tetraspanin CD63 identifizieren. Ein CD63-knockout in Mäusen führte zum Verlust der spezifischen basolateralen Lokalisation von OCT2 in der Niere. Außerdem konnten wir beobachten, dass die von Basophilen vermittelte Histaminsekretion, bei der offensichtlich OCT3 beteiligt ist, in diesen Tieren stimuliert war. Unsere Daten legen nahe, dass CD63 die Funktion von hOCT2 und hOCT3 durch eine Beeinflussung deren Traffickings sowie der zellulären Prozessierung und der Sortierungsmechanismen reguliert. Für viele translationale Studien auch zu Eigenschaften von organischen Kationentransportern werden transgene Mausmodell eingesetzt. Daher haben wir die komplexen Mechanismen der akuten Regulation von OCTs in vitro im Expressionssystem HEK293 und ex vivo in frisch isolierten proximalen Tubuli charakterisiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Calmodulin-associated post-translational regulation of rat organic cation transporter 2 in the kidney is gender dependent. Cellular and Molecular Life Sciences, Vol. 66. 2009, Issue 10, pp. 1729–1740.
Wilde S., Schlatter E., Koepsell H., Edemir B., Reuter S., Pavenstädt H., Neugebauer U., Schröter R., Brast S., Ciarimboli G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00018-009-9145-z) - Organic Cation Transporter 2 Mediates Cisplatin-Induced Oto- and Nephrotoxicity and Is a Target for Protective Interventions. American Journal of Pathology, Vol. 176. 2010, Issue 3, pp. 1169-1180.
Ciarimboli G., Deuster D., Knief A., Sperling M., Holtkamp M., Humberg J., Pavenstädt H., Lanvers-Kaminsky C., am Zehnhoff-Dinnesen A.., Schinkel AH., Koepsell H., Schlatter E.
(Siehe online unter https://doi.org/10.2353/ajpath.2010.090610) - LAPTM4A interacts with hOCT2 and regulates its endocytotic recruitment. Cellular and Molecular Life Sciences, Vol. 68. 2011, Issue 24, pp. 4079–4090.
Grabner A., Brast S., Sitte H., Bierer S., Pavenstädt H., Schlatter E., Ciarimboli G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00018-011-0694-6) - Proximal tubular secretion of creatinine by organic cation transporter OCT2 in cancer patients. Clinical Cancer Research, Vol. 18. 2012, Issue 4, pp. 1101-1108.
Ciarimboli G., Lancaster C., Schlatter E., Franke R., Srowl J., Pavenstädt H., Massmann, V., Guckel D., Mathijssen A., Yang W., Pui C.-H., Relling M., Herrmann E., McDowell L., Sparreboom A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-11-2503) - Laser ablation based bioimaging with simultaneous elemental and molecular mass spectrometry: towards spatially resolved speciation analysis. Rapid Communications in Mass Spectrometry, Vol. 27. 2013, Issue 23, pp. 2588-2594.
Herdering C., Wehe C.A., Reifschneider O., Raj I., Ciarimboli G., Diebold K., Becker C., Sperling M., Karst U.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/rcm.6726) - Cisplatin-induced renal injury is independently mediated by OCT2 and p53. Clinical Cancer Research, Vol. 20. 2014, Issue 15, pp. 4026-4035.
Sprowl J.A., Lancaster C.S., Ciarimboli G., Hermann E., Gibson A.A., Li L., Zeeh D., Schlatter E., Janke L.J., Sparreboom A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-14-0319) - Human OCT2 variant c.808G>T confers protection effect against cisplatin-induced ototoxicity. Pharmacogenomics, Vol. 16. 2015, No. 4, pp. 323-332.
Lanvers-Kaminsky C., Sprowl J.A., Malath I., Deuster D., Eveslage M., Schlatter E., Mathijssen R.H.J., Boos J., Jürgens H., am Zehnhoff-Dinnesen A., Sparreboom A., Ciarimboli G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.2217/PGS.14.182) - Organic cation transport measurements using fluorescence techniques. In: Neurotransmitter Transporters Investigative Methods, (eds.) Böhnisch H. and Sitte H. Neuromethods, Vol. 118. 2016, pp 173-187.
Ciarimboli G., Schlatter E.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3765-3_10)
