C-terminaler Gating-Modulator f+r Cav1.4 L-Typ Kanäle

In diesem Projekt werden wir an therapeutische Möglichkeiten zur Behandlung einer Netzhauterkrankung, der angeborenen stationären Nachtblindheit vom Typ 2 (kurz CSNB2), arbeiten. CSNB2 kann durch Mutationen in sogenannten Cav1.4 L-Typ-Kalziumkanälen verursacht werden. Diese Kalziumkanäle sind integrale Proteine in der Synapse der Photorezeptoren, wo sie Lichtsignale mit der Freisetzung von Neurotransmittern koppeln. Nach weiterer Verarbeitung in der Netzhaut werden die visuellen Informationen schließlich an das Gehirn weitergeleitet. Retinale Cav1.4-L-Typ-Kalziumkanäle sind größtenteils geöffnet und schließen kaum. Dadurch ermöglichen diese Kanäle einen kontinuierlichen Kalziumeinstrom, der wichtig ist, um eine anhaltende Neurotransmitterfreisetzung an den retinalen Synapsen aufrechtzuerhalten. Tatsächlich wird das Schließen dieser Kanäle, das normalerweise nach dem Kalziumeintritt auftritt, aktiv durch eine inhibitorische Domäne im C- Terminus, welcher das Ende des Proteins bildet, unterdrückt. Patienten mit Mutationen im Cav1.4 L-Typ Kalziumkanal zeigen typische CSNB2-Merkmale wie eine ausgeprägte Nachtblindheit. Derzeit gibt es kein Medikament, das die Krankheit heilen oder zumindest lindern könnte. Von besonderem Interesse für unsere Forschung sind CSNB2-Varianten, die zu einer Verkürzung des C-Terminus von Cav1.4 L-Typ Kalziumkanälen führen. Diese Mutationen führen nämlich zum Schließen der Kanäle, ein Prozess, der als Inaktivierung bezeichnet wird. Diese Inaktivierung des Cav1.4-L-Typ-Kalziumkanals unterdrückt den Kalziumeinstrom in der Synapse. Dadurch wird nicht nur die Freisetzung von Neurotransmittern verändert, sondern auch die Verarbeitung des visuellen Inputs gestört; die namensgebende Nachtblindheit lässt sich so erklären. In isolierten Zellen haben wir bereits gezeigt, dass wir die Kanalfunktion wiederherstellen können, wenn wir den fehlenden Teil des C-Terminus als separates Protein liefern. Das bedeutet auch, dass sich der Öffnungs- und Schließvorgang genannt Gating eines Kalziumkanals modulieren lässt. Ob dieses Konzept auch in-vivo funktioniert, muss zunächst in einem Mausmodell bewiesen werden. In diesem Projekt werden wir sowohl virale als auch nicht-virale vektorbasierte Methoden anwenden, um die kodierende DNA-Sequenz des distalen Cav1.4 C-Terminus direkt in die Netzhaut von mutierten Mäusen zu bringen. Wir werden Adeno-assoziierte Virus-Vektoren (sub-)retinal injizieren, da diese derzeit als Goldstandard für den retinalen Gentransfer gelten. Im letzteren Ansatz werden wir spezialisierte Nanocarrier auf Lipidbasis etablieren, die für den Transport von DNA direkt in das Auge verabreicht werden. Gelingt uns nach erfolgreicher Expression des des distalen Cav1.4 C-Terminus eine Manipulation des Kanal-Gatings, würde dies eine neue therapeutische Strategie nicht nur in der Netzhaut, sondern auch darüber hinaus für klinische Indikationen bei kardiovaskulären Erkrankungen und/oder neuropathischen Schmerzen darstellen.