Regulation vaskulärer löslicher Guanylatcyclase

Die Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO) aus vaskulären Endothelzellen bewirkt Relaxation arterieller Blutgefäße und damit Senkung des Blutdrucks. Der Effekt von NO beruht auf Aktivierung der löslichen Guanylatcyclase (sGC), einem Enzym das GTP in den zellulären Botenstoff zyklisches GMP (cGMP) umwandelt. Durch Aktivierung nachgeschalteter Signalwege erniedrigt cGMP die Ca2+-Sensitivität der Muskelzellen und führt so zur deren Relaxation. Kürzlich entdeckten wir in Schweinekoronararterien ein bisher nicht identifiziertes Protein, das die Aktivität von maximal NO-stimulierter sGC signifikant erhöht. Erste Versuche zur Anreicherung dieses sGC-aktivierenden Faktors (sGC-AF) ergab ein Proteingemisch aus Aktin, Gelsolin und Annexin A6. Diese Proteine sind Teil des kontraktilen Apparates bzw. eng damit verbunden. Interessanterweise führte weitere Aufreinigung zum Verlust der sGC-AF Aktivität. Es ist anzunehmen, dass hierbei eine essentielle Komponente verloren ging. Im vorliegenden Forschungsprojekt werden wir den sGC-AF mit all seinen Komponenten identifizieren und die Gewebeverteilung sowie die biologische Funktion dieses Proteins untersuchen. Um Peptidsequenzen zu erhalten, die die Identifizierung des Proteins ermöglichen, werden wir eine Methode etablieren um den vollständigen sGC-AF aus zytosolischen Fraktionen von Schweinekoronararterien zu isolieren. Die Bestandteile des sGC-AF werden dann mittels Massenspektrometrie analysiert. Für den Aktivitätsnachweis werden wir einen in unserem Labor etablierten Bioassay mit gereinigter löslicher Guanylatcyclase verwenden. Der sGC-AF wird dann kloniert, in einem geeigneten System heterolog exprimiert und bis zur Homogenität gereinigt. Die Funktionsweise des sGC-AF werden wir in Enzymassays mit gereinigter sGC untersuchen. Um die physiologische Funktion des sGC-AF in Gefäßen aufzuklären, werden wir dessen Expression in kultivierten Zellen und Mäuseaorten modifizieren. Die biologische Aktivität des sGC-AF wird in diesen Experimenten durch Messung der Gewebespiegel von cGMP und der NO-induzierten Relaxation ermittelt. Falls die Zeit es erlaubt, werden wir die Beteiligung des sGC-AF an der Regulation des Blutdrucks in vivo mit genetischen Mausmodellen untersuchen, bei denen die Expression des sGC-AF in der glatten Muskulatur ausgeschaltet oder erhöht werden kann. Durch Aufklärung eines neuartigen Mechanismus der Regulation der NO/cGMP-vermittelten Signaltransduktion werden die vorgeschlagenen Untersuchungen zu einem besseren Verständnis der Physiologie von Blutgefäßen beitragen. Außerdem könnten die Ergebnisse den Weg für die Entwicklung neuer Arzneistoffe ebnen, die bei Angina pectoris und anderen mit endothelialer Dysfunktion und beeinträchtigter NO-Wirkung assoziierten kardiovaskulären Erkrankungen die Relaxation von Blutgefäßen verstärken.