Rolle von Cav1.4 L-Typ Kalziumkanälen für die Funktion der Retina

Spannungsabhängige Calcium-Kanäle sind Poren in der Plasmamembran elektrisch erregbarer Zellen, welche durch Depolarisation geöffnet werden und damit den Calcium-Einstrom in die Zelle steuern. In sensorischen Zellen ist der Calcium-Einstrom durch so genannte L-Typ Kalziumkanäle wichtig für die nachfolgende Neurotransmitter-Freisetzung an den Synapsen. Die Analyse bekannter Mutationen im Cav1.4 L-Typ Kalziumkanalprotein, die als Ursache für eine erbliche Form von Nachtblindheit wie auch anderer Sehstörungen (Congenital Stationary Night Blindness Type 2, CSNB2) bekannt sind, unterstreichen die Bedeutung dieser Proteine für die physiologische Funktion von retinalen Neuronen. Ziel dieses Projektes ist es die unterschiedlichen molekularen Ursachen für die funktionelle Dysregulation von Cav1.4 L-Typ Kalziumkanal in verschiedenen sensorischen Zellen der Retina zu beleuchten. Wir werden auch den Beitrag verwandter L-Typ Kalziumkanäle (im besonderen Cav1.3) für die Signaltransduktion im neuronalen Netzwerk der Retina untersuchen. Ein intramolekularen Mechanismus im C-terminus der Cav1.4 Kanäle ist von besonderer Bedeutung für die Feinabstimmung ihrer spannungs- und calcium-abhängigen Aktivität. Ein weiteres Ziel dieses Projektes ist es, in einem Proof-of-Concept Ansatz das physiologische und mögliche therapeutische Potential dieses Kontrollmechanismus zu untersuchen.

In diesem FWF Projekt haben wir unterschiedliche Mechanismen, die der Fehlregulation von CaV1.4 L-Typ Kalziumkanälen zugrunde liegen, welche in Patienten zu einer Form von angeborener stationärer Nachtblindheit führen können. Dabei sind Änderungen in den Gating-Eigenschaften von unmittelbarer Bedeutung für die einzigartige physiologische und pathophysiologische Rolle dieser Ionenkanäle. Unser tiefes Wissen über die funktionellen Eigenschaften von CaV1.4 Kanälen ermöglichte uns auch, einen Beitrag zu einer Studie zu leisten, in der die Rolle von Spleißvarianten der akzessorischen 24 auf die Funktion von CaV1.4 untersucht wurde. Zusätzlich zu heterolog exprimierten CaV1.4 Kanalmutanten untersuchten wir auch den Effekt einer CaV1.4 Gain-of-function Punktmutation - ursprünglich in einer neuseeländischen Familie beschrieben - im Vergleich zu CaV1.4 defizienten Tieren. Dieser Ansatz hilft bei der Beantwortung der Frage, wie sowohl gain- als auch loss-of function Mutationen in Patienten zu einer Beeinträchtigung der Signalübertragung an Netzhautsynapsen führen können. Um das Potential eines regulatorischen Mechanismus im C-terminus von CaV1.4 Kanälen, welcher sowohl für das CaV1.4 Gating und die Entstehung von retinalen Erkrankungen relevant ist, genauer zu untersuchen haben wir ein neues Tiermodell entwickelt. Dieses Modell erlaubt künftig nicht nur Einblicke in die funktionelle Rolle des Cav1.4 C-terminus ermöglichen sondern auch sein pharmakotherapeutisches Potential testen.