Therapeutisches Potential der CaV1.3 C-terminus Interaktion

Spannungsabhängige Calcium-Kanäle sind Poren in der Plasmamembran elektrisch erregbarer Zellen, welche durch Depolarisation geöffnet werden und damit den Calcium-Einstrom in die Zelle steuern. Das resultierende Calcium- Signal triggert wichtige physiologische Prozesse. Da den sogenannten CaV 1.3 L-Typ Calcium-Kanäle (LTKCs) eine bedeutende Rolle unter anderem für Hörprozesse, Kontrolle der Herzfrequenz, neuronale Erregbarkeit, wie auch Depressions-, und Angstverhalten nachgewiesen werden konnte, haben diese in den vergangenen Jahren haben als potentielle Angriffspunkte für die Pharmakotherapie an Bedeutung gewonnen. Unsere Arbeitsgruppe hat nun einen intramolekularen Mechanismus beschrieben, über den solche Kanäle eine Feinabstimmung ihrer spannungs- und calcium-abhängigen Aktivität durchführen. Ziel dieses Projektes ist es, das therapeutische Potential dieses Kontrollmechanismus zu untersuchen. Die Entwicklung spezifischer inhibitorischer Peptide für diese intramolekulare Interaktion steht daher im Mittelpunkt der eingereichten "Proof-of-Concept" Studie.

Ziel des FWF Projektes P22528 war es, das therapeutische Potential eines molekularen Mechanismus, über den Cav1.3 L-typ Kalziumkanäle ihre spannungs- und calcium-abhängige Aktivität regulieren, zu untersuchen. Dieser intramolekulare Mechanismus befindet sich im C-terminus des Kanals, und wird daher CTM genannt. Die Charakterisierung von Cav1.3 Isoformen mit und ohne CTM - letztere können durch Splicing entstehen - ist für die Entwicklung von spezifischen Modulatoren mit therapeutischem Potential von Bedeutung. Am Beginn unserer geplanten Proof-of-Concept Studie haben die Positivkontrollen für PCA- und NMR-basierte Protein-Protein Interaktionstests erfolgreich etabliert. Das Projekt hat anschliessend durch meine Berufung als Professorin für Molekulare Sensorische Physiologie und Pharmakologie an der Medizinischen Unversität Wien eine Wendung erfahren; wir haben uns in Folge verstärkt dem primär in der Retina vorkommendnen Cav1.4 Kalziumkanal gewidmet. Im heterologen Expressionsystem konnten wir zeigen, dass sich die Funktion trunkierter, dyfunktionaler Cav1.4 Kanäle, welche in Patienten mit congenitaler stationärer Nachtblindheit (CSNB2) vorkommen durch Co-Expression eines Cav1.4-CTM Proteins wiederherstellen läßt. Weiterführende funtionelle Untersuchungen anderer Cav1.4 CSNB2 Mutationen haben fundamentale Unterschiede im dysfunktionellen Phänotyp aufgezeigt. Diese Unterschiede mögen durchaus den unterschiedlichen klinischen Varianten zugrunde liegen und müssen künftig für mögliche pharmako-therapeutische Interventionen jedenfalls in Erwägung gezogen. Die generelle Bedeutung von Cav1.4 für die Funktion der Retina und damit des Sehvorganges ist unbestritten, nur ist es unklar wie unterschiedliche Aktivitätslevels die retinale Funktion beeinflussen. Anhand geeigneter Mausmodelle konnten wir bereits zeigen, dass die Expression von loss- und gain-of-function in der Retina Cav1.4 Kanäle ein ähnliche Auswirkung auf die Morphologie haben. Das physiologische Umfeld der Cav1.4 Kanäle in der Retina ist allerdings komplexer als es in heterologen Expressionssystemen angenommen werden kann. Um die funktionellen Unterschiede aufzuklären, haben wir ein Multielektoden-basiertes System etabliert mit dem wir nun erstmals isolierte whole-mount Retinas nach physiologischer Stimulation mit verschiedenen Lichtparametern untersuchen können. Wir haben bereits begonnen Analysen an isolierten Retinas von Tieren mit mutanten Cav1.4 Kanälen durchzuführen. Diese werden im Rahmen von FWF Project P-26881 weitergeführt.