Modulation von GIRK´s

G-Protein aktivierte, einwärtsgleichrichtende K+ - Kanäle (GIRK`s) erfüllen wichtige physiologische Funktionen, wie z. B. die Steuerung des Herzschlags durch den Nervus vagus sowie die zentrale Schmerzwahrnehmung. Viele funktionelle Aspekte und die Mechanismen der Funktion sind trotzdem immer noch wenig verstanden. Ziel des vorgelegten Forschungsprojektes ist die Erforschung der Regulation von GIRK`s durch second-messenger Kaskaden, wie cAMP induzierte Proteinphosphorylierung. Diese Modulation wird auf molekularer Ebene untersucht werden, das heisst wir wollen verstehen welche GIRK Untereinheit für den Effekt verantwortlich ist und ob die GIRK Proteine selbst das Substrat für die cAMP abhängige Proteinkinase sind. Möglicherweise wird der Effekt auch über ein zwischengeschaltetes cytosolisches Hilfsprotein vermittelt. Die strukturelle Determinante, der GIRK Sequenz, welche für die Modulation verantwortlich ist, soll entschlüsselt werden. Innerhalb der geplanten Projektdauer von drei Jahren wollen wir ein komplettes Bild der Mechanismen und molekularen Vorgänge dieses speziellen Falls der Regulation der Proteinaktivität durch Proleiriphosphorylierming erhalten. Modulation von direkt G-Protein gegateten K+ Kanälen durch cytosolische second messenger Kaskaden beinhalted sehr wahrscheinlich weitreichende physiologisclie Konsequenzen. Sie beinhalted aber möglicherweise auch eine Umsetzung in die Arzneistofftherapie von Krankheiten, welche mit diesem wichtigen Ionenkanl in Zusammenhang stehen. Wir erwarten uns deswegen vom vorgelegten Forschungsprojekt wesentlichen Einblick in molekulare Mechanismen der Signaltransduktion und zellbiologische Abläufe.

Die Signaltransduktion und zelluläre Kommunikation innerhalb und zwischen lebenden Zeilen stellt die essentielle Basis für die konzertierte Funktion der zellulären Einheiten dar, weiche vielzellige Organismen, einschließlich des Menschen, aufbauen. G-protein activierte, einwärtsgleichrichtende K+ -Kanäle (GIRKs) sind zentrale Bausteine in der Transduktion der Neurotransmitter- und Hormonwirkung um den Metabolismus und die Reaktionen der einzelnen Zelle zu steuern. Am Besten untersucht ist ihre Rolle bei der Regulation des Herzschlags durch das vegetative Nervensystem und bei der zentralen Wahrnehmung von Schmerzen. Daneben existieren viele andere vitale Funktionen. Im Verlauf des Projekts P13724 wurde entdeckt, dass GIRKs nicht reine Wandler für G-Protein mediierte Neurotransmitter- und Hormonwirkung auf das Membranpotenzial darstellen, sondern dass die Aktivität dieser GIRK Proteine selbst durch sekundäre Messenger Kaskaden, wie cAMP abhängige Phosphorylierung, feinjustiert wird. Darüber hinaus wurden auch zusätzliche regulatorische Pathways wie Produktion von freien Sauerstoffradikalen und auch durch Arzneistoffe entdeckt. Ein "molekularer Schalter" für die Aktivierung durch G- Proteine wurde entdeckt und als drei benachbarte Serine/Threonine innerhalb der G ß/ bindenden Region identifiziert. Diese werden reversibel durch cAMP abhängige Proteinkinase phosphoryliert. Diese Entdeckungen sind nicht nur ein wesentlicher Beitrag zum zellbiologischen Verständnis der Signaltransduktion, sondern tragen auch das Potenzial neuer therapeutischer Intervention durch Arzneistoffe.