SAP102 organisiert Signalwege des A(2A)-Rezeptors

G Protein gekoppelte Rezeptoren zeichnen sich durch ihren (eponymischen) Signalübertragungs-mechanismus aus, d.h. durch ihre Fähigkeit G Proteinen zu binden und diese zu aktivieren. Zusätzlich binden an diese Rezeptoren noch eine Reihe anderer Proteine (z. B. Rezeptorkinasen, Strukturproteine, Adapterproteine) und spielen dadurch ebenfalls wichtige Rolle in der Signalübertragung dieser Rezeptoren. Bei unserer Suche nach weiteren Partnern haben wir direkte Interaktion des Carboxylterminus des A2A-Rezeptors mit einer Reihe von Proteinen nachgewiesen. Adenosin A2A-Rezeptoren sind bei Krankheiten wie Morbus Parkinson, Morbus Alzheimer und Psychosen von therapeutischer Relevanz. Außerdem neigen Mäuse, denen diese Rezeptoren auf gentechnischem Weg entfernt wurden, zu Bluthochdruck, erhöhter Blutplättchenverklumpung und erhöhter Aggressivität; andererseits sind diese Mäuse gegen Hirndurchblutungsstörungen weniger empfindlich. A 2A-Adenosinrezeptoren bieten daher einen äußerst interessanten Ansatzpunkt für die Entwicklung von neuen Medikamenten. Eines dieser Proteine, die mit dem Carboxylterminus des A2A-Rezeptors interagieren, ist das "synapse associated protein of 102 kD" oder SAP102. Es gehört zur Familie der MAGUK ("membrane associated guanylate kinase-like domain") Proteine. Diese Proteine kommen in den postsynaptischen Kompartimenten der Nervenzellen vor und können durch ihre modulartige Struktur mehrere Membranrezeptoren gleichzeitig binden. Zusätzlich interagieren sie mit löslichen Signalproteinen und sind dadurch ein zentrales Verbindungsstück verschiedenster Signalwege. In meiner Arbeitshypothese postuliere ich, dass (i) die Interaktion des A2A-Adenosinrezeptoren mit SAP102 spezifisch ist, (ii) sie für die Lokalisation des Rezeptor an den richtigen Stellen wichtig ist, und (iii) dadurch die Mobilität des Rezeptors zwischen verschiedenen Kompartments gesteuert wird. Das Ziel der Studie ist diese Annahmen zu bestätigen und damit die biologische Relevanz der Interaktion dieser beiden Proteine aufzuzeigen. Das Projekt soll damit auch grundsätzlich zum besseren Verständnis der pharmakologischen Beeinflussung der Signalwege von G Protein gekoppelten Rezeptoren beitragen.

Adenosin A2A-Rezeptoren sind bei Krankheiten wie Morbus Parkinson, Morbus Alzheimer und Psychosen von therapeutischer Relevanz. Weiters wird die topische Anwendung von selektiven A2A-Agonisten bei Asthma bronchiale und bei der Wundheilung getestet. A2A-Adenosinrezeptoren bieten daher einen äußerst interessanten Ansatzpunkt für die Entwicklung von neuen Medikamenten. Dies wird durch das Verständnis der Funktionsweise dieser Rezeptoren wesentlich erleichtert. G Protein gekoppelte Rezeptoren zeichnen sich durch ihren (eponymischen) Signalübertragungsmechanismus aus, d.h. durch ihre Fähigkeit G Proteinen zu binden und diese zu aktivieren. Zusätzlich binden an diese Rezeptoren noch eine Reihe anderer Proteine (z. B. Rezeptorkinasen, Strukturproteine, Adapterproteine). Bei unserer Suche nach weiteren Partnern haben wir direkte Interaktion des Carboxylterminus des A2A-Rezeptors mit einer Reihe von Proteinen nachgewiesen. Eines dieser Proteine, die mit dem Carboxylterminus des A2A-Rezeptors interagieren, ist das synapse associated protein of 102 kD oder SAP102. Es gehört zur Familie der MAGUK (membrane associated guanylate kinase-like domain) Proteine. Diese Proteine kommen in den postsynaptischen Kompartimenten der Nervenzellen vor und können durch ihre modulartige Struktur mehrere Membranrezeptoren gleichzeitig binden. Zusätzlich interagieren sie mit löslichen Signalproteinen und sind dadurch ein zentrales Verbindungsstück verschiedenster Signalwege. In unserer Arbeitshypothese postulierten wir, dass durch die Interaktion des A2A-Adenosinrezeptoren mit SAP102 die Mobilität des Rezeptors zwischen verschiedenen Membran-Kompartimenten gesteuert wird. Tatsächlich konnten wir mittels Single Particle Tracking von mittels Quantum Dot-markierten Rezeptoren zeigen, dass die Rezeptoren innerhalb der Zellmembran mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten diffundieren. Aktivierung der Rezeptoren durch Agonisten bremst sie ab und die Rezeptoren akkumulieren in einem Membrankompartment, das einem Lipid Raft entsprechen dürfte. Die Überexpression von SAP102 verhindert diese Restriktion in Bezug auf die Aufenthaltswahrscheinlichkeit. Wir haben auch die für die Interaktion verantwortlichen Proteinteile identifiziert. Wir konnten also beweisen, dass nicht ausschließlich die hydrophoben Transmembranregionen von G Protein gekoppelten Rezeptoren für ihre Mobilität innerhalb der Zellmembran verantwortlich sind. Auch die Interaktion des Carboxylterminus mit Proteinen wie SAP102 beeinflusst die Lokalisation der Rezeptoren, und speziell in Nervenzellen ist die Lokalisation für die Qualitäten der Signalübertragung der Rezeptoren besonders entscheidend.