Rolle der DHPR ß1a Untereinheit bei der Muskelbewegung

Die ß1a Untereinheit des heteromultimeren Dihydropyridinrezeptors (DHPR) des Skelettmuskels ist essentiell für intakte DHPR Triadenexpression, Auslösung der DHPRa1S Ladungsverschiebung und der Formation von DHPR Tetraden. Diese drei Merkmale sind die Voraussetzung für die enge Protein- Protein Wechsel-wirkung des sarkolemmalen DHPR mit dem sarkoplasmatischen Ryanodinrezeptor (RyR1), was sich folglich in skelettmuskelartiger Erregungs-Kontraktionkopplung (EKK) äußert. Vergleichbar zu DHPRa1S-null (dysgenic) und RyR1-null (dyspedic) Mäusen, führt in DHPRß1-null Mäusen und Zebrafischen (Stamm: relaxed) die vollständige Abwesenheit von skelettmuskelartiger EKK zur Atemlähmung und dadurch zu letalem Phänotyp. In früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass alle - Isoformen ( ) der Vertebraten, aber auch die ursprüngliche M der Stubenfliege, nach Transfektion in Myotuben des Stammes relaxed in der Lage sind, DHPRs im vollen Umfang in Triaden zu exprimieren. Ebenso ist die Unterstützung der DHPRa1S Ladungsverschiebung eine eher promiskuitive -Funktion und fehlt nur nach 3 Expression. Wie wir durch systematischen Austausch von Moleküldomänen zwischen ß1a und ß3 zeigen konnten, spielen die SH3-Domäne und der C-Terminus der ß1a eine zentrale Rolle bei der Ladungsverschiebung. Unsere Ergebnisse zeigten auch, dass diese Domänen-Domänen Interaktion von einem SH3-bindenden Polyprolinmotiv (PXXP) im proximalen ß1a C-Terminus abhängig ist. Dennoch ist unser Verständnis um die Rolle der molekularen Domänen der ß1a Untereinheit in der EKK des Skelettmuskels immer noch sehr rudimentär. Ziel dieser neuen Studie ist es daher, die dritte wesentliche Säule der Skelettmuskel EKK gründlich zu analysieren, um die Identifizierung von ß 1a-Domänen, die für die exakte DHPR Tetradenbildung und damit für die korrekte DHPR-RyR1 Protein-Protein Interaktion verantwortlich sind, voranzutreiben. Für diese geplante Struktur-Funktionsstudie werden ausgewählte ß1a/ß3 Chimären, die bisher nur bezüglich der DHPRa1S Ladungsverschiebung untersucht wurden, sowie auch neue Chimären mit systematisch ausgetauschten ß1a/ß4 (und/oder ßM) Domänen, in relaxed Myotuben exprimiert und einer rigorosen Prüfung der Tetradenbildung unterzogen. Begleitet werden diese Experimente von SR Ca2+ Freisetzungssmessungen und verfeinerten Motilitätsanalysen. Während der Großteil biophysikalischer Studien eher Modelle unterstützt, in denen ß1a die EKK über allosterische Wechselwirkungen mit der DHPR1S Untereinheit bewirkt, wurden aus Ergebnissenvon Peptidbindungsstudien Modelle postuliert, in denen ß1a an den RyR1 bindet und so direkt auf die EKK einwirkt. Daher beinhaltet unsere geplante Studie auch den Versuch eine der interessanteren 1a-RyR1 Bindungshypothesen in unserem breiten physiologischen experimentellen Kontext zu testen. Mit unserem Ansatz, Verbindungen zwischen in-vivo und in-vitro Ergebnissen zu finden, erwarten wir tiefere Einblicke in ß1a-1S Substrukturen und Interaktionen, die in den Mechanismus der Tetradenformation involviert sind. Dies sollte in der Folge zu einem umfassenden Funktionsmodell dieser dritten essentiellen Säule der skelettmuskelartigen EKK führen.