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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-86412
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8641/


Strehlow, Friederike Charlotte

Cornichon-Proteine - neue Untereinheiten der AMPA-Rezeptoren

Cornichon proteins – novel auxiliary subunits of AMPA receptors

Dokument1.pdf (5.258 KB) (md5sum: b9bd0b1fa807213a0a110931f799b729)

Kurzfassung in Deutsch

Cornichon-Proteine sind Transmembranproteine, die den Export von interagierenden Frachtproteinen aus dem endoplasmatischen Retikulum fördern. Die Cornichon-Familie der Säugetiere besteht aus vier Homologen (CNIH1-4), von denen zwei (CNIH2 und CNIH3) vor kurzem als akzessorische Untereinheiten von AMPA-Rezeptoren identifiziert wurden. Ihre Interaktion mit den AMPA-Rezeptoren beeinflusst deren biophysikalische Eigenschaften sowie deren Anzahl an der Zelloberfläche (Oberflächenexpression).
Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde das mRNA-Expressionsmuster von CNIH2 im Zentralnervensystem der Ratte untersucht. Dazu wurde die Methode der in-situ-Hybridisierung zum ortsspezifischen Nachweis der CNIH2-mRNA etabliert. Eine besonders starke Expression ließ sich in den Purkinje-Zellen des Kleinhirns und in den Pyramidenzellen des Hippocampus (CA1- und CA3-Region) nachweisen. Weiterhin ist CNIH2-mRNA in den Körnerzellen des Gyrus dentatus, in den Mooszellen des Hilus und in einzelnen Interneuronen des Hippocampus exprimiert. Ein deutlich schwächeres Signal der Expression von CNIH2-mRNA war in allen Schichten des Neokortex zu finden.
Der zweite Teil der Arbeit beschäftigte sich mit dem Mechanismus, der der vermehrten Oberflächenexpression der AMPA-Rezeptoren durch ihre Interaktion mit CNIH2 zugrunde liegt. Hier wurde der Frage nachgegangen, ob die durch CNIH2 bewirkte Konformationsänderung, die für die Verlangsamung des Schaltverhaltens der AMPA-Rezeptoren verantwortlich ist, auch an deren gesteigertem ER-Export ursächlich beteiligt ist. Dazu wurden drei Mutanten des GluA1-Rezeptors hergestellt, deren Konformationszustand fixiert und somit nicht mehr durch CNIH2 veränderbar ist. Im heterologen Expressionssystem wurde die Oberflächenexpression von Wildtyp-Rezeptor und Mutanten nach Koexpression von CNIH2 verglichen. Es fiel auf, dass durch CNIH2 immer noch eine signifikante Erhöhung der Oberflächenexpression der Mutanten stattfand. Daraus kann gefolgert werden, dass die Konformationsänderungen, die die Wildtyp-AMPA-Rezeptoren durch CNIH2 erfahren, keine notwendige Voraussetzung für die ebenfalls durch CNIH2 bewirkte Erhöhung der Oberflächenexpression der AMPA-Rezeptoren sind. Möglicherweise fungiert CNIH2 ähnlich wie seine Homologe in Drosophila, Hefe und Hühnchen als Frachtrezeptor, indem es über eine cytoplasmatische Domäne mit der COPII-Maschinerie interagiert und auf diese Weise den ER-Export von AMPA-Rezeptoren fördert. Diese Hypothese gilt es in weiteren Experimenten zu prüfen.


Kurzfassung in Englisch

Cornichon proteins are transmembrane proteins, which serve as cargo exporters from the endoplasmic reticulum (ER). The mammalian cornichon family contains four homologs: CNIH1-4. CNIH2 and CNIH3 were recently identified as auxiliary subunits of AMPA receptors affecting both gating kinetics and cell surface expression of AMPA receptors.
First, the expression profile of CNIH2 in the adult rat brain was analyzed. To this end, the method of in-situ hybridization was established for site-specific detection of CNIH2 mRNA. High expression was observed in cerebellar Purkinje cells and in hippocampal pyramidal cells (CA1 and CA3 region). Furthermore, CNIH2 mRNA was expressed in cerebellar granule cells, in pyramidal cells of the dentate gyrus, in mossy cells of the hilus and in several hippocampal interneurons. Less signal intensity of CNIH2 mRNA expression was detected throughout the neocortical layers.
The second part of this work investigates the molecular mechanism by which co-assembly with CNIH2 increases AMPA receptor surface expression in more detail. The question was, whether the conformational change of the AMPA receptors induced by CNIH2 slowing their gating kinetics, is also causative for their enhanced surface expression. Three GluA1 mutants that are locked within different states of the gating cascade were designed, such that CNIH2 was not able to modify their gating transitions anymore. Surface expression of wildtype receptor and mutants was compared alone and after coexpression of CNIH2 using a heterologous expression system. The data revealed that CNIH2 was still able to increase surface expression of the mutant GluAs. Thus, conformational changes of wildtype receptors are not required for the enhancement of surface expression even if both effects are induced by CNIH2. CNIH2 might serve as a cargo receptor by interacting with the COPII coat by a cytoplasmic domain and thus promoting ER export of AMPA receptors similar to its homologs in chicken, drosophila and yeast. This hypothesis will be tested in further experiments.


SWD-Schlagwörter: Glutamatrezeptor , Untereinheit , Endoplasmatisches Retikulum , In-situ-Hybridisierung
Freie Schlagwörter (deutsch): Cornichon , AMPA-Rezeptor , Expressionsmuster , Oberflächenexpression , ER-Export
Freie Schlagwörter (englisch): Cornichon , AMPA receptor , in-situ-hybridization , expression profile , ER quality control
Institut: Physiologisches Inst. II
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Klöcker, Nikolaj (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.05.2011
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 12.07.2012
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