Interaktion von TRPC-Ionenkanälen mit Membranlipiden

Canonical transient receptor potential (TRPC) Proteine sind Musterbeispiele für Ionen-Kanäle die in spezialisierten Mikrodomänen der Plasmamembran, sogenannten "lipid-raft domains" lokalisiert sind. Die Lipidzusammensetzung und die Topologie dieser Domänen werden als essentiell für die Funktion von raft-lokalisierten Signalmolekülen angesehen. Die molekularen Mechanismen durch welche Lipide Einfluss auf Funktion von raft-lokalisierten Signalmolekülen nehmen sind bislang unklar. Dieses Projekt hat das Ziel Wechselwirkungen zwischen Membranlipiden und lipid-raft-domain-lokalisierten TRPC Kanälen, insbesondere der Isoformen TRPC3, TRPC4 und TRPC6, aufzuklären. Dabei sollen folgende spezifische Fragen die bearbeitet werden: i) Wie beeinflussen bestimmte Lipidkomponenten, insbesondere Cholesterol und Phospholipide die TRPC- Funktion? ii) Werden bestimmte Kanalfunktionen durch direkte Protein-Lipid Wechselwirkungen gesteuert? iii) Beeinflussen diese Membranlipide die Mobilität von TRPC-Proteinen in lipid-raft-domains und/oder deren Möglichkeit mit Signalpartnern zu interagieren. iv) Gibt es einen Einfluss von Membranlipiden auf die Zusammensetzung und Stöchiometrie von multimeren TRPC Kanalkomplexen. v) Regulieren Membranlipide den Proteintransport und Einbau von TRPC-Kanälen in die Plasmamembran durch Vesikelfusion. Die Methoden zur Bearbeitung dieser Fragen umfassen sowohl klassische Techniken zur Charakterisierung von Ionenkanalfunktionen und zur Messung intrazellulärer Ionenkonzentrationen, sowie neue Methoden zur Untersuchung von Protein-Lipidinteraktionen und hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie (FRET, TIRF und Einzelmolekül-Mikroskopie) zur Analyse von Proteinlokalisation, Mobilität und von Protein-protein Interaktionen. Die Experimente werden sowohl in HEK239 Zellen, einem klassischen Modell zur heterologen Expression, aber auch in nativen Zellsystemen durchgeführt. Es ist zu erwarten, dass diese Untersuchungen zur Lipid- und Lipidmikrodomänen (raft-domain)-abhängigen Regulation von TRPC Kationen-Kanälen neue Prinzipien der Signaltransduktion aufzeigen und neue Ansätze für therapeutische Strategien im Zusammenhang mit membranlokalisierter Signalweiterleitung eröffnen.

Canonical transient receptor potential (TRPC) Proteine sind Musterbeispiele für Ionen-Kanäle die in spezialisierten Mikrodomänen der Plasmamembran, sogenannten "lipid-raft domains" lokalisiert sind. Die Lipidzusammensetzung und die Topologie dieser Domänen werden als essentiell für die Funktion von raft-lokalisierten Signalmolekülen angesehen. Die molekularen Mechanismen durch welche Lipide Einfluss auf Funktion von raft-lokalisierten Signalmolekülen nehmen sind bislang unklar. Dieses Projekt hat das Ziel Wechselwirkungen zwischen Membranlipiden und lipid-raft-domain-lokalisierten TRPC Kanälen, insbesondere der Isoformen TRPC3, TRPC4 und TRPC6, aufzuklären. Dabei sollen folgende spezifische Fragen die bearbeitet werden: 1. Wie beeinflussen bestimmte Lipidkomponenten, insbesondere Cholesterol und Phospholipide die TRPC- Funktion? 2. Werden bestimmte Kanalfunktionen durch direkte Protein-Lipid Wechselwirkungen gesteuert? 3. Beeinflussen diese Membranlipide die Mobilität von TRPC-Proteinen in lipid-raft-domains und/oder deren Möglichkeit mit Signalpartnern zu interagieren. 4. Gibt es einen Einfluss von Membranlipiden auf die Zusammensetzung und Stöchiometrie von multimeren TRPC Kanalkomplexen. 5. Regulieren Membranlipide den Proteintransport und Einbau von TRPC-Kanälen in die Plasmamembran durch Vesikelfusion. Die Methoden zur Bearbeitung dieser Fragen umfassen sowohl klassische Techniken zur Charakterisierung von Ionenkanalfunktionen und zur Messung intrazellulärer Ionenkonzentrationen, sowie neue Methoden zur Untersuchung von Protein-Lipidinteraktionen und hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie (FRET, TIRF und Einzelmolekül-Mikroskopie) zur Analyse von Proteinlokalisation, Mobilität und von Protein-protein Interaktionen. Die Experimente werden sowohl in HEK239 Zellen, einem klassischen Modell zur heterologen Expression, aber auch in nativen Zellsystemen durchgeführt. Es ist zu erwarten, dass diese Untersuchungen zur Lipid- und Lipidmikrodomänen (raft-domain)-abhängigen Regulation von TRPC Kationen-Kanälen neue Prinzipien der Signaltransduktion aufzeigen und neue Ansätze für therapeutische Strategien im Zusammenhang mit membranlokalisierter Signalweiterleitung eröffnen.