Regulation serotonerger Signaltransduktion: Molekulare Mechanismen und Bedeutung von post-translationaler Rezeptormodifikationen

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Der vorliegende Antrag soll neue Erkenntnisse über die molekulare Mechanismen erzielen, die die Aktivitäten verschiedener 5-HT Rezeptoren steuern. Die funktionelle Bedeutung solcher koordinierten Regulationsprozesse für die integrative Zell- und Netzwerkaktivitäten (insbesondere in Neuronen) soll ebenfalls untersucht werden. Der Antrag basiert zum größten Teil auf eigene Daten. In der ersten Phase des Projektes soll der Phosphorylierungszustand, der Typ der Phosphorylierung sowie die potentielle Phosphorylierungsstelle für verschiedene G-Protein gekoppelte 5-HT Rezeptoren (u.a. 5-HT1A, 5-HT4 und 5-HT7) untersucht und die bei der E. Ponimaskin Serotonerge Signaltübertragung -4-Phosphorylierung beteiligten zellulären Faktoren bestimmt werden. In der vergangenen Förderperiode haben wir gezeigt, dass der 5-HT4 sowie der 5-HT7 Rezeptor eine dynamische, agonistenabhängige Palmitoylierung aufweisen, während bei dem 5-HT1A Rezeptor eine stabile Palmitoylierung vorliegt. Im Rahmen des beantragten Projektes soll deshalb die Wechselwirkung zwischen Phosphorylierung und Palmitoylierung in funktioneller Hinsicht analysiert werden. In der zweiten Phase soll die physiologische Relevanz der Phosphorylierung für die spezifischen Signalwege sowie für die Regulation der Rezeptoraktivität (Desensitisierung und Internalisierung) durch die Analysen in heterologen Expressionssystemen und im endogenen Kontext geklärt werden. Dafür sollen parallel zu den Wildtyp-Rezeptoren auch die verschiedenen Mutanten und Proteinchimären durch biochemische, pharmakologische, biophysikalische (Biolumineszenz und Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer) und mikroskopische Techniken analysiert werden. Für die funktionellen Untersuchungen werden auch die subtyp-spezifischen serotonergen Modulationseffekte auf verschiedene spannungs- und liganden-gesteuerte Ionenkanäle und auf synaptische Übertragung mit Hilfe elektrophysiologischer Messtechniken analysiert. Als Modellsystem werden die permanenten Zellkulturen sowie die neuronale Präparationen (hippokampale Neurone) aus der Maus verwendet.