Neue und unbeachtete Kalziumkanal-Splicevarianten

Die allermeisten Gene in unserem Organismus können Baupläne für mehr als ein Endprodukt erstellen. Dieser Vorgang wird alternatives Spleißen genannt und erweitert das Repertoire an möglichen Proteinprodukten um ein Vielfaches. Auch spannungsabhängige Kalziumkanäle nutzen diesen Mechanismus. Diese Ionenkanäle sind wichtig um den essenziellen Signalgeber Kalzium in Zellen freizusetzen oder von außen in die Zellen gezielt einströmen zu lassen. Das Kalzium wiederum ist dann beispielsweise für Muskelkontraktion oder synaptische Übertragung in Nervenzellen verantwortlich. Hier untersuchen wir insbesondere zwei alternative Spleißvarianten von Kalziumkanälen die in der Netzhaut vorkommen und für das Sehen unverzichtbar sind. Diese Varianten haben mutmaßlich besonderen Einfluß auf die Eigenschaften der Kalziumströme in Photorezeptoren, also den lichtempfindlichen Zellen der Netzhaut, und nachgeschalteten Nervenzellen, sogenannten Bipolarzellen, die die Weiterleitung der Lichtinformation übernehmen. Wie und warum genau diese Varianten in der Netzhaut diese Aufgaben erfüllen, soll diese Studie grundlegend untersuchen. Hierzu wird die Genaktivität der Varianten in aufgereinigten Photorezeptoren und Bipolarzellen gemessen werden um die Beteiligung der Varianten in den jeweiligen Zelltypen zu bestätigen. Die Varianten werden darüber hinaus auf der Proteinebene mittels Massenspektrometrie nachgewiesen werden (in Kollaboration mit Dr. Marcel Kwiatkowski im Labor von Prof. Kathrin Thedieck, Institut für Biochemie, LFUniversität Innsbruck) und ihre Anlagerung an die Zellmembran wird in Zellkulturen überprüft werden. Funktionelle Untersuchungen der Eigenschaften der ausgesuchten Varianten werden in Zellkulturen durchgeführt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zusammengenommen ein genaueres Bild ergeben, wie die Kalziumströme in den jeweiligen Zelltypen der Netzhaut an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden. Dieses Wissen soll auch eine neue Grundlage bilden um Netzhauterkrankungen in der Zukunft noch genauer diagnostiz ieren und präziser behandeln zu können.

Die allermeisten Gene unseres Organismus erstellen Baupläne für mehr als ein Endprodukt. Dieser Vorgang wird alternatives Spleißen genannt und erweitert das Repertoire möglicher Proteinprodukte. In diesem Projekt haben wir insbesondere zwei alternative Spleißvarianten von spannungsgesteuerten Calciumkanälen untersucht, die in der Netzhaut vorhanden und für den Sehvorgang essentiell sind. Diese Varianten beeinflussen die Eigenschaften von Kalziumströmen in Photorezeptoren, also den lichtempfindlichen Zellen der Netzhaut, und nachgeschalteten Nervenzellen, sogenannten Bipolarzellen, die die Übertragung von Lichtinformationen übernehmen. Wie und warum genau diese Varianten diese Aufgaben in der Netzhaut erfüllen, war unter anderem Gegenstand dieser Studie. Genaktivitätsmessungen dieser Varianten in gereinigten Photorezeptoren und Bipolarzellen bestätigten deren Expression in den jeweiligen Zelltypen. Die Studie wurde durch funktionelle Analysen in heterologen Expressionssystemen ergänzt. Wir haben auch verfügbare Strukturdaten berücksichtigt, um mögliche Mechanismen aufzuklären, die den beobachteten Merkmalen zugrunde liegen. Die erstmalige Beschreibung eines neuen N-Terminus in einer der Varianten erweitertet unser Wissen zu N-terminalem Splicing und dessen Rolle für die Membranverankerung des Proteins. Zukünftig geplante Untersuchungen der molekularen Mechanismen werden neue Blickwinkel auf die Art und Weise, wie ihre Untereinheiten Calciumkanäle an der Plasmamembran modulieren, liefern.