A két pórusdoménnal rendelkező, háttér K+ csatornák szabályozásának vizsgálata
Angol cím
Investigation of the regulation of two-pore-domain background K+ channels
magyar kulcsszavak
K+ csatorna, TASK, TRESK, G fehérje, kalcium jel
angol kulcsszavak
K+ channel, TASK, TRESK, G protein, calcium signal
megadott besorolás
Biológiai rendszerek elemzése, modellezése és szimulációja (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
100 %
zsűri
Genetika, Genomika, Bioinformatika és Rendszerbiológia
Kutatóhely
Élettani Intézet (Semmelweis Egyetem)
projekt kezdete
2007-07-01
projekt vége
2010-07-31
aktuális összeg (MFt)
15.000
FTE (kutatóév egyenérték)
1.19
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Több sejttípusban két pórusdoménnal rendelkező háttér kálium (2PK+) csatornák határozzák meg a nyugalmi membránpotenciált és az ingerlékenységet. A közelmúltban közöltük, hogy a 2PK+ típusú TRESK csatornát a kalcium jel aktiválja. Kimutattuk, hogy a hatást a protein foszfatáz calcineurin közvetíti, ami a TRESK NFAT-szerű calcineurin-kötő motívumához kapcsolódik. Ez a szabályozási mechanizmus egyedülálló az ioncsatornák között, és a TRESK-et a szervtranszplantáció során legkiterjedtebben alkalmazott immunszupresszív ciklosporin A és FK506 támadáspontjai közé sorolja. A calcineurin-függő szabályozás jobb megértésének érdekében azonosítani szeretnénk azt a kinázt, mely a calcineurin hatását ellensúlyozza, és ezáltal a TRESK-et gátolja. Eredményeink alapján felvetődik, hogy a calcineurinon és a kinázon kívül további TRESK szabályozó fehérjék is léteznek. Vizsgálni kívánjuk, hogy a calcineurin hat-e ezekre a szabályozó fehérjékre. Meg szeretnénk továbbá határozni, hogy mely natív sejtekben fejeződik ki a TRESK, e sejtekben a calcineurin-függő szabályozás milyen élettani szerepet tölt be, és milyen funkcionális következménnyel jár a calcineurin gátlása immunszuppresszív szerekkel. Kimutattuk, hogy patkány glomerulóza sejtben döntően a TASK-1 és TASK-3 2PK+ csatornák fejeződnek ki. Szarvasmarhában viszont főként a TREK-1 van jelen. Vizsgálni szeretnénk, hogy humán glomerulóza sejtben melyik 2PK+ csatorna vesz részt az aldoszteron termelés, ezáltal a só/víz háztartás szabályozásában.
angol összefoglaló
The resting membrane potential and excitability is determined by two-pore-domain, background potassium (2PK+) channels in several cell types. We recently reported that the 2PK+-type TRESK channel was activated by the calcium signal. We demonstrated that the effect was mediated by the protein phosphatase calcineurin, which associated with the NFAT-like calcineurin-binding motif of TRESK. This regulatory mechanism is unique among the ion channels, and classifies TRESK as a target of cyclosporine A and FK 506, the extensively used immunosuppressive agents for organ transplantation. For the better understanding of the calcineurin-dependent TRESK regulation, we plan to identify the kinase, which counteracts the effect of calcineurin, and thus inhibits TRESK. Our results suggest that further TRESK-regulating proteins exist in addition to calcineurin and the kinase. We plan to examine, whether calcineurin influences these proteins. Furthermore, we would like to determine, which native cells express TRESK, what is the physiological role of the calcineurin-dependent regulation in these cells, and what are the functional consequences of calcineurin inhibition by immunosuppressive drugs. TASK-1 and TASK-3 2PK+ channels are expressed in rat glomerulosa cells predominantly, while TREK-1 is dominant in the bovine. In another set of experiments, we would like to investigate, which 2PK+ channel contributes to the regulation of human aldosterone production and salt/water balance.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Jelentősen előreléptünk a TRESK háttér kálium csatorna (Twik-Related Spinal cord K+ channel) szabályozásának megértésében. A régebben általunk közölt TRESK-calcineurin kapcsolódás után leírtuk a csatorna egy újabb közvetlen fehérje-fehérje interakcióját. A 14-3-3 adapter fehérje foszforiláció-függő módon kötődik a csatorna RSNSCP motívumához, és rendkívül összetett módon befolyásolja annak szabályozását. Míg a calcineurin kihorgonyzódása, majd a csatorna ezt követő defoszforilációja, a kalcium-függő aktivációért felelős, addig a 14-3-3 kétféle módon is meghatározza a csatorna visszatérését a nyugalmi (gátolt) állapotba. Kimutattuk, hogy a protein kináz A által foszforilált (14-3-3-kötő motívumban található) 264-es szerinhez kapcsolódó adapter fehérje gátolja a csatorna aktivitást. Emellett azonban a csatorna gátlásához egy másik régió (szerin 274, 276 és 279) foszforilációja is hozzájárul. Érdekes módon a 14-3-3 gátolni képes azt a ma még ismeretlen, protein kináz A-tól különböző kinázt, mely ez utóbbi régiót foszforilálja. Eredményeink megmutatták tehát, hogy két különböző gátló kináz útvonal konvergál a TRESK csatornára, és a két jelpályát a 14-3-3 jelentős mértékben és eltérő módon modulálja. Felismeréseink alapvetően befolyásolják azokat a kísérleti megközelítéseket, melyek a TRESK-et gátló kinázok pontosabb azonosítását célozzák, és rámutatnak a hátsó gyöki ganglion érző neuronjaiban nagy mennyiségben kifejeződő csatorna fiziológiás szabályozásának lehetőségeire.
kutatási eredmények (angolul)
We have significantly advanced in the understanding of the regulation of the background potassium channel, TRESK (Twik-Related Spinal cord K+ channel). In addition to TRESK-calcineurin binding, we have discovered a further direct protein-protein interaction of the channel. The adaptor protein, 14-3-3 binds to the RSNSCP motif in a phosphorylation-dependent manner, and influences channel regulation. Whereas the binding of calcineurin, and the subsequent dephosphorylation of the channel, is responsible for the calcium-dependent activation, 14-3-3 determines the return of channel activity to the resting (inhibited) state via two distinct pathways. We demonstrated that the docking of the adaptor protein to serine 264 inhibited channel activity, when this residue (located in the 14-3-3-binding motif) was phosphorylated by protein kinase A. The phosphorylation of another region (serine 274, 276 and 279) also contributes to channel inhibition. Interestingly, 14-3-3 inhibits a presently unknown kinase (different from protein kinase A) phosphorylating this region. Our results indicate that two distinct inhibitory kinase pathways converge on TRESK, and these two pathways are differentially modulated by 14-3-3. Our observations direct future experimental approaches, which aim the more precise identification of the kinases inhibiting TRESK, and also indicate possible physiological regulatory mechanisms of TRESK channels expressed abundantly in the sensory neurons of dorsal root ganglia.
