Compartmentalization of cardiac A2A-rezeptors

Es ist seit Langem bekannt, dass Adenosin das Herz über mehrere Angriffspunkte reguliert: Mechanistisch wird gut verstanden, wie myokardiale A1 -adenosinrezeptoren eine negativ chronotrope und negative dromotrope Wirkung vermitteln (die Stimulation myokardialer A1 -Rezeptoren wird in der klinischen Pharmakotherapie genutzt, um paroxysmale supraventriculäre Tachykardien zu kupieren). Adenosin reguliert auch den koronaren Blutfluss, und zwar durch Stimulation von A2A-Rezeptoren an den Gefäßen. Hingegen ist unklar, weshalb Herzmuskelzellen A2A-Rezeptoren exprimieren. Deren funktionelle Bedeutung ist dementsprechend in Frage gestellt worden. Im vorliegenden Antrag, sollen zwei Modelle (die einander nicht ausschließen) geprüft werden, die geignet sind, die die Diskrepanzen und die widersprüchlichen Beobachtungen in der Literatur zu erklären. Das erste Modell geht davon aus, dass myokardiale A2A-Rezeptoren prädominant intrazellulär verharren und dass diese Rezeptoren unter dem Einfluss des deubiquitinierende Enzym USP4 rekrutiert und an die Zelloberfläche geschleust werden. Die Arbeitshypothese, die dem zweiten Modell zugrunde liegt, postuliert, dass A2A-Rezeptor in spezifischen Subkompartimenten der Plasmamembran lokalisiert sind. Das Ziel des vorliegenden Antrags liegt darin, die Voraussagen dieser beiden Modelle zu überprüfen und deren physiologische Bedeutung auszuloten. Insbesondere soll geprüft werden, ob (i) USP4 die Expression des A2A-Rezeptors an der Oberfläche von Herzmuskelzellen erhöht, (ii) eine Hypoxie die Expression des A2A-Rezeptors an der Oberfläche von Herzmuskelzellen erhöht, (iii) eine Verbindung zwischen (i) und (ii) besteht, z.B. ob Hypoxie die Expression von USP4 erhöht, (iv) diese vermehrte Oberflächenexpression des A2A-Rezeptors sich in einer erhöhte Akkumulation von cAMP und in einer verstärkten funktionellen Antwort niederschlägt (nämlich auf L-Typ Ca2+-Kanäle und auf die Geschwindigkeit der Zellverkürzung, die als Index für die Kontraktilität dienen kann), (v) die Mobilität des A2A-Rezeptors im Vergleich zu derjenigen des ß 1 -Rezeptors eingeschränkt ist, (vi) ob die A2A-Rezeptor-vermittelte cAMP Akkumulation lokal beschränkt ist. Es ist offensichtlich, dass die Erkenntnisse, die im vorliegenden Antrag gewonnen werden, unser generelles mechanistisches Verständnis der Signaltransduktion G Protein-gekoppelter Rezeptoren beeinflussen können. Ebenso könnten die Einblicke unsere Vorstellungen darüber erweitern, wie Signale im Herzmuskel kompartimentalisiert sind und wie hypoxische Stimuli zu Arrhythmien führen können. Darüber hinaus ist bekannt, dass Adenosin zur kardialen Präkonditionierung beiträgt: myokardiale A2A-Rezeptoren sind möglicherweise unter bestimmten Bedingungen an diesem Phänomen beteiligt.