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Untersuchung des Einflusses ausgewählter Punktmutationen in TM2 und TM3 auf die Modulation von GABAA Rezeptoren durch β2/3-selektive Liganden

Matthias Zödl

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Diplomstudium Pharmazie

Betreuer*in

Steffen Hering

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DOI

10.25365/thesis.39670

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30118.59501.913862-0

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

γ-Aminobuttersäure (GABA) ist der wichtigste, inhibitorische Neurotransmitter im Zentralnervensystem der Säugetiere und vermittelt seine Wirkung durch mindestens zwei verschiedene Rezeptorklassen – GABA Typ A (GABAA-) und GABA Typ B (GABAB-) Rezeptoren (Sieghart, 1995). GABAA-Rezeptoren gehören zur Superfamilie der pentameren, ligandengesteuerten Ionenkanälen (pLGIC – pentameric ligand-gated ion channels) oder Cys-loop Rezeptoren (Olsen & Sieghart, 2008), sind an vielen sowohl physiologischen als auch pathophysiologischen Prozessen beteiligt und dienen daher als Angriffspunkt für zahlreiche klinisch verwendeten Arzneistoffe wie Benzodiazepine oder Anästhetika (Macdonald & Olsen, 1994). Das Anästhetikum Etomidat bindet transmembranär am α-/β+-interface des GABAA-Rezeptors und beinhaltet unter anderem die Aminosäuren α1M236 and β3M286. Ziel dieser Diplomarbeit war es, den Effekt ausgewählter Punktmutationen (β3T262S, β3T266A, β3N265S, β3M286W und β3F289S) in dieser Bindungstasche auf die Modulation von GABA-induzierten Chloridströmen (IGABA) durch Etomidat zu bestimmen und mit der Modulation von α1β3γ2S Rezeptoren zu vergleichen. Dafür wurden sowohl mutierte (α1β3T262Sγ2S, α1β3T266Aγ2S, α1β3N265Sγ2S, α1β3M286Wγ2S und α1β3F289Sγ2S) als auch Wildtyp α1β3γ2S und α1β1γ2S Rezeptoren in Xenopus laevis Oozyten exprimiert und die IGABA Modulation mittels der 2-Mikroelelektrodenspannungsklemmtechnik untersucht. Meine Untersuchungen zeigen, dass Einführung der Mutationen β3F289S bzw. β3M286W zu einem vollständigen Wirkverlust von Etomidat führten (Ausmaß der IGABA Modulation in Konzentrationen von <300µM Etomidat unterschied sich nicht signfikant von 0). Signifikant reduzierte Modulation von IGABA konnte ebenfalls an α1β3N265Sγ2S Rezeptoren beobachtet werden (α1β3γ2S: Emax=2395±133% vs. α1β3N265Sγ2S: Emax=1441±54%). Im Gegensatz dazu konnte kein signfikanter Unterschied in der Modulation von IGABA durch die beiden mutierten Rezeptoren α1β3T262Sγ2S bzw. α1β3T262Sγ2S Rezeptoren im Vergleich zu Wildyp α1β3γ2S Rezeptoren beobachtet werden. Meine Daten legen nahe, dass die Aminosäuren β3N265, β3M286 und β3F289 eine wichtige Rolle in der Modulation von IGABA durch Etomidat spielen.

Abstract

(Englisch)

γ-aminobutyric acid (GABA) is the major inhibitory neurotransmitters in the mammalian brain. The actions of GABA are mediated by at least two different receptor classes: GABA type A (GABAA-) and GABA type B (GABAB-) receptors (Sieghart, 1995). GABAA-receptors are pentameric ligand-gated ion channels (pLGIC) (Olsen & Sieghart, 2008), which play a crucial role in various physiological as well as pathophysiological processes, and thus represent the molecular target for clinically applied drugs such as benzodiazepines or anesthetics (Macdonald & Olsen, 1994). The binding pocket of the anesthetic etomidate is located in the transmembrane domain at the α-/ β+-interface and comprises amongst others amino acid residues α1M236 and β3M286. The aim of this diploma thesis was to determine the effect of 5 point mutations of amino acid residues in the suggested etomidate binding pocket on the modulation of GABA-induced chloride currents (IGABA) and to compare it to the effect of etomidate on wild-type α1β3γ2S and α1β1γ2S receptors. For this purpose, α1β3γ2S, α1β1γ2S, as well as GABAA-receptors containing mutated β3-subunits (β3T262S, β3T266A, β3N265S, β3M286W, and β3F289S) in combination with α1- and γ2S-subunits were expressed in Xenopus laevis oocytes and modulation of IGABA trough the resulting channels subsequently analyzed by means of the 2-microelectrode-voltage-clamp-technique. Mutating amino acid residues β3F289 to serine as well as β3M286 to tryptophan completely abolished IGABA enhancement by etomidate (enhancement of IGABA by etomidate at concentrations <300µM did not significantly differ from 0; p>0.05), while mutating the adjacent residue β3N265 to serine significantly decreased IGABA enhancement by etomidate compared to wild-type α1β3γ2S receptors (α1β3γ2S: Emax=2395±133% vs. α1β3N265Sγ2S: Emax=1441±54%). In contrast, mutating the threonine residue in positions 262 (β3T262S) and 266 (β3T262A), respectively, did not significantly affect efficacy and potency of IGABA enhancement by etomidate. Collectively, my data indicate that suggest that amino acid residues β3N265, β3M286 and β3F289 play an essential role in efficacy and potency of IGABA enhancement by etomidate.

Autor*innen

Matthias Zödl

Haupttitel (Deutsch)

Untersuchung des Einflusses ausgewählter Punktmutationen in TM2 und TM3 auf die Modulation von GABAA Rezeptoren durch β2/3-selektive Liganden

Paralleltitel (Englisch)

About the influence of selected pointmutations in TM2 and TM3 on the modulation of GABAA receptors via β2/3-selective ligands

Publikationsjahr

2015

Umfangsangabe

56 Seiten : Illustrationen

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Steffen Hering

Klassifikationen

44 Medizin > 44.38 Pharmakologie ,

44 Medizin > 44.40 Pharmazie, Pharmazeutika

AC Nummer

AC12727555

Utheses ID

35137

Studienkennzahl

UA | 449 | | |

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Schlagwörter