GASP-1 und ESCRT abhängige Rezeptordegradierung

G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) stellen die größte und therapeutisch bedeutendste Gruppe an membranständigen Rezeptoren dar. Die Regulierung Ihrer Aktivität und Signaltransduktion wird durch verschiedene Mechanismen gewährleistet und ist von enormer Bedeutung. Endozytose beschreibt einen wichtigen Prozess, der die Anzahl aktivierbarer Rezeptoren an der Zelloberfläche beeinflusst. Hierbei werden GPCRs nach der Stimulierung durch Agonisten von der Zellmembran entfernt, um dann entweder zurück zur Zelloberfläche transportiert und "recycled", oder proteolytisch in den lysosomalen Kompartimenten abgebaut zu werden. Die ESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport) Komplexe ermöglichen den Transport von ubiquitinierten Proteinen zu den Lysosomen. Auch das kürzlich entdeckte GASP-1 (G-Protein gekoppelter Rezeptor Assoziiertes Sorting Protein 1) ist an der Degradierung von einigen GPCRs beteiligt (Whistler et al., 2002). Interessanter Weise scheint die ESCRT Maschinerie für den Transport zu den Lysosomen erforderlich zu sein, die Ubiquitinierung von GPCRs per se jedoch nicht. Der Mechanismus, durch den nicht ubiquitinierte Rezeptoren von den ESCRT Komplexen erkannt und zu den Lysosomen übergeführt werden können ist bisher jedoch noch nicht geklärt. Aufbauend auf zwei Entdeckungen von Dr. Whistler (i), dass GASP-1 selbst ubiquitiniert ist und (ii), dass GASP-1 mit Tgs101, einer Untereinheit des ESCRT-I Komplexes interagiert, vermuten wir, dass GASP-1 als "ubiquitinierter Linker" fungiert und somit nicht ubiquitinierte Rezeptoren mit der ESCRT Maschinerie verbindet. Im Zuge dieses Forschungsantrages werde ich die Verbindung zwischen GASP-1 und ESCRT induzierten Mechanismen der Rezeptordegradierung genauer untersuchen, sowie die Interaktionspartner innerhalb der ESCRT Komplexe und die an der Bindung beteiligten Proteinsequenzen von GASP-1 identifizieren. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werde ich anhand von zwei GPCRs untersuchen, die in Abhängigkeit von GASP-1 degradiert werden - dem Cannabinoid 1 Rezeptor (CB1R) und dem Dopamine 2 Rezeptor (D2R). Einige im Zellmodel gesammelte Ergebnisse konnten bereits ins Tiermodel übertragen werden und bestätigen die Bedeutung GASP-1 induzierter Rezeptordegradierung. In GASP-1 defizienten Mäusen wurde beispielsweise eine verminderte Degradierung von CB1R festgestellt, die in weiterer Folge zu einer reduzierten Toleranzentwicklung nach wiederholter Verabreichung des synthetischen Agonisten WIN55,212-2 führte (Martini et al., 2010). Weiters wurde in GASP-1 defizienten Mäusen ein verändertes Verhalten nach akuter und chronischer Verabreichung von Kokain nachgewiesen (Boeuf et al., 2009). In Hinblick auf diese vielversprechenden Ergebnisse werde auch ich die Verbindung von GASP-1 und ESCRT induzierter Rezeptordegradierung im GASP-1 Mausmodel untersuchen. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens werden uns einerseits wertvolle Einblicke in die Zusammenhänge verschiedener Mechanismen zur Rezeptordegradierung liefern, und andererseits Ihre Bedeutung in vivo aufzeigen.