The protein interactome of the A2A-adenosine receptor

Der A2A- Adenosinrezeptor ist ein prototypischer Gs -Protein-gekoppelter Rezeptor, besitzt jedoch eine Anzahl von besonderen funktionellen und strukuturellen Eigenschaften, die ihn gegenüber anderen G-Rezeptoren einzigartig auszeichnen. Im Gegensatz zu ß-adrenergen Rezeptoren, die alles Gs in der Membran aktivieren können (= und damit einem klassischem "collision coupling" folgen), unterliegt der A2A-Rezeptor einer eingeschränkten Beweglichkeit in der Membran, die zu "restricted collision coupling" an die Adenylylzyklase führt. Die mechanistischen Grundlagen dieses Phänomens sind nicht klar. Der A2A-Rezeptor hat einen langen C-Terminus, der aber nicht für die Kopplung an Gs benötigt wird. Ursprünglich wurde der C-Terminus als Andockstelle für Proteinkinasen und ß-Arrestine gesehen und damit in Verbindung mit Desensibilisierung und Endozytose des Rezeptors gebracht. Allerdings wird eine Agonisten-induzierte Internalisierung des A2A-Rezeptors nicht, oder nur selten beobachtet. Vor Kurzem wurde erkannt, dass der C-Terminus mit weiteren, sogenannten "akzessorischen Proteinen" interagiert; die folgenden Bindungspartner sind in vitro identifiziert worden: a-Actinin, ARNO, USP4 und translin-assoziiertes protein-X. Zusätzlich kann der A2A-Rezeptor mit mindestens zwei anderen Rezeptoren einen heterogenen Komplex bilden, nämlich mit dem D2 -Dopaminrezeptor und dem metabotropen Glutamatrezeptor-5. Diese Liste von Bindungspartnern ist offensichtlich nicht vollständig. Ebenso naheliegend ist der Umstand, dass nicht alle Proteine gleichzeitg am A2A-Rezeptor binden können. Die Herausforderung besteht darin, nachzuweisen, (i) welche dieser Interaktionen im lebenden Organismus auftreten und (ii) wie Sie sich unter bestimmten Bedingungen physiologisch verändern. Ziel dieses Projektes ist, diese Fragen zu beantworten und mit Hilfe eines 2-stufigen proteomischem Ansatzes das Interaktom des A 2A- Rezeptors zu analysieren. Zuerst wird die Methode an stabil transfizierten Zellen optimiert, um dann mit Hilfe dieser optimierten Bedingungen das Interaktom in vivo an Mäusen zu untersuchen. In der Folge lassen sich mit diesen Daten überprüfbare Arbeitshypothesen formulieren. Es ist z.B. wahrscheinlich, dass einzelne Interaktoren nach Stimulation durch Agonisten mit unterschiedlicher zeitlicher Kinetik rekrutiert werden. Ebenso lässt sich erwarten, dass durch diesen Ansatz Signalwege identifiziert werden, deren Bedeutung bisher nicht erkannt wurde, die aber erklären können, weshalb der A2A-Rezeptor biologische Antworten (wie die Regulation der Neurotransmitterfreisetzung) auslösen kann, die durch die Kopplung an Gs alleine nicht erklärt werden kann. Bei einer Besetzung mit Antagonist sollte die Faltung und damit der ER-Export des Rezeptors beschleunigt werden. Daher sollten in einem Interaktom aus Antagonisten-behandelten Zellen/Geweben ER-Chaperone unterrepräsentiert sein. Nach unserem jetzigen Kenntniststand wurde der von uns vorgeschlagene methodische Ansatz (zur Entschlüsselung des Interaktoms des A2A-Rezeptors) bisher noch nicht auf eine Studie von G-Protein- gekoppelten Rezeptoren angewandt. Somit könnte mit diesem Ansatz auch der prinzipielle Beweis erbracht werden, dass das Interaktom solcher Rezeptoren auch in vivo einer Entschlüsselung zugänglich ist.