Signaltransduktionsmechanismen in der Gefäßwand
Bedeutung der Proteinphosphatase 2A für die vaskuläre Kontraktilität
Die reversible Phosphorylierung regulatorischer Proteine wie der leichten Kette des Myosins (MLC20) bedingt die Regulation des glattmuskulären Tonus. Diese
Phosphorylierung kann durch Stimulation von Proteinkinasen, aber auch durch Hemmung von Proteinphosphatasen (PP) erhöht werden. Bisher sind die PP1, 2A,
2B, 2C, 3, 4, 5, 6 und 7 beschrieben worden (Cohen 1997). Die PP1 und 2A kommen als Oligomere vor und bestehen aus einer katalytischen und einer oder mehreren
regulatorischen Untereinheiten (Übersicht bei Herzig und Neumann, 2000). Dabei stellen die PP1 und PP2A jeweils ca. 45 % der im Säugetierorganismus
vorhandenen PP-Aktivität dar.
Membrangängige PP1 und PP2A-Hemmstoffe wie Okadasäure oder Cantharidin erhöhen in intakten glattmuskulären Präparaten aus Darm, Aorta oder
Koronararterie den Phosphorylierungszustand von Proteinen einschließlich der MLC20 und führen zur Kontraktion (Takai et al., 1987; Somlyo & Somlyo
1994, Knapp et al., 1997, 1998). Umgekehrt führt die Gabe von katalytischen Untereinheiten von PP1 und PP2A in permeabilisierten glattmuskulären
Präparaten zur Dephosphorylierung der MLC20 und zur Relaxation. Darüber hinaus gibt es Hinweise, die auf eine rezeptorvermittelte Kontraktion bzw.
Relaxation des glatten Muskels durch Hemmung bzw. Steigerung der PP-Aktivität hindeuten (Übersicht bei Somlyo & Somlyo 1994). Diese Befunde
sprechen für eine Bedeutung der PP2A in der Regulation des glattmuskulären Tonus.
Die PP2A besteht im glatten Muskel aus drei Untereinheiten, der katalytischen Untereinheit (C), einer strukturellen (A) und einer regulatorischen Untereinheit (B56 α oder γ,
Honeggar et al. 1999). Die B-Untereinheit ist für die subzelluläre Lokalisation, Substratspezifität und Aktivität des Holoenzyms verantwortlich.
Um gezielte Untersuchungen der PP2A-Aktivität an physiologischen Präparaten wie permeabilisierten Gefäßringen zu ermöglichen werden
zunächst alle Untereinheiten der PP2A über das Baculovirussystem als rekombinante Proteine hergestellt. Die Behandlung von permeabilisierten
Gefäßpräparaten mit aufgereinigter rekombinanter PP2A sollte zur Relaxation, die Zugabe von A- bzw. B-Untereinheiten sollte zur Kontraktion
führen. Zusätzlich geplant ist die Herstellung von Mutanten, die eine korrekte posttranslationale Methylierung bzw. Phosphorylierung der katalytischen
Untereinheit ausschließen. Diese Modifikationen, die u.a. die Bindung der katalytischen Untereinheit an verschiedene B-Untereinheiten regulieren (Favre et al. 1994)
werden zusätzliche Aussagen über ihre Bedeutung für die regulatorische Aktivität der PP2A ermöglichen. Als physiologisches Modell in
Anwesenheit aller Membranstrukturen und rezeptorvermittelten Signalwege wird eine adenoviral gesteuerte Überexpression der katalytischen Untereinheit in
kultivierten Glattmuskelzellen sowie intakten Aortenringen der Maus angestrebt. Parallel hierzu ist die Generierung transgener Tiere geplant, die PP2A unter der Kontrolle
eines glattmuskelspezifischen Promotors überexprimieren. Sowohl anhand der adenoviralen wie auch der transgenen Überexpression soll geklärt
werden, ob es zu einer Veränderung des Phosphorylierungszustandes von regulatorisch bedeutsamen Proteinen wie MLC20 oder Phospholamban kommt. Im
Anschluß kann es zu einer Veränderung der vasokonstriktorischen Potenz bzw. Effektivität von physiologischen Agonisten oder PP-Hemmstoffen
kommen. Wir wollen an isolierten intakten Aortenringen beider Modelle die Auswirkungen der Überexpression auf die kontraktile Funktion in-vitro untersuchen.
Die hämodynamische Charakterisierung (invasive Blutdruckmessung) der transgenen Tiere mit glattmuskelspezifischer Überexpression der PP2A soll
Aufschluß über die Auswirkungen in-vivo geben. Ein verbessertes Verständnis der vaskulären PP2A könnte die Grundlage zur Behandlung
wichtiger Erkrankungen wie Hypertonus oder koronarer Herzkrankheit darstellen.
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