Dokument: The role of Gbetagamma for the cellular regulation of adenylyl cyclase type 5and type 6

Titel:	The role of Gbetagamma for the cellular regulation of adenylyl cyclase type 5and type 6
Weiterer Titel:	The role of Gbetagamma for the cellular regulation of adenylyl cyclase type 5and type 6
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=10143
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090122-105524-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Antao-Paetsch, Celsa [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,40 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 19.01.2009 / geändert 19.01.2009
Stichwörter:	Adenylyl cyclase cAMP G-proteins Gbetagamma
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) ist ein wichtiger sekundärer Botenstoff in einer Vielzahl von Signalkaskaden, die durch Hormone, Neurotransmitter, Odoratien oder Chemokine initiiert werden. Ein Schlüsselschritt in der Regulation der intrazellulären cAMP-Konzentration besteht in der Regulation der Adenylyl-Zyklase (AC)-Aktivität. AC, also das Enzym, das cAMP aus ATP generiert, kommt in verschiedenen Isoformen vor, deren jeweilige Regulation jedoch immer noch unzureichend verstanden ist. Bekannt ist, dass die verschiedenen AC-Isoformen von α- und βγ-Untereinheiten heterotrimerer G-Proteine unterschiedlich moduliert werden können. Ein und dasselbe G-Protein kann bestimmte AC-Isoformen stimulieren, während es andere AC-Isoformen inhibiert oder nicht in ihrer Aktivität beeinflusst. So wirkt Gβγ inhibitorisch auf AC I, -III und –VIII. In Gegenwart von Gαs kann Gβγ darüber hinaus AC II, -IV und -VII stimulieren. Zum Zeitpunkt der Anfertigung dieser Dissertation war nichts über die Regulation der AC V und VI in Zellen bekannt. AC V und VI ist die im adulten Herzgewebe dominant exprimierte AC-Isoform. Interessanterweise haben frühe Ergebnisse aus unserer Arbeitsgruppe gezeigt, dass die aus dem Myokard von Kaninchen extrahierte, endogene AC V in einem Komplex mit Gαs-GDP vorliegt, wobei die Bedeutung dieses Komplexes allerdings unklar blieb. Die vorliegende Arbeit demonstriert erstmals, dass Gαs in seinem nicht-aktivierten, GDP-gebundenen Zustand einen Komplex mit AC V und -VI bildet, wodurch die AC-Aktivität erhöht wird. Interessanterweise kann Gβγ jedoch sowohl AC V als auch AC VI in Gegenwart von Gαs inhibieren. Unsere Daten zeigen, dass der inhibitorische Effekt von Gβγ nicht auf einer direkten Bindung von Gβγ an die AC V im AC V/Gαs-GDP Komplex beruht, sondern durch die hohe Affinität von Gβγ zu GDP gebundenem Gαs bewirkt wird. Hierdurch dissoziiert der AC V/Gαs-GDP Komplex, und die Gβγ–stimulierte AC-Aktivität nimmt wieder ab. Diese Befunde werden auch durch zelluläre Untersuchungen unterstützt, in denen wir zeigen konnten, dass die Freisetzung von Gβγ in intakten Zellen zu einer Inhibition der AC V führt. Zusammengenommen implizieren diese Ergebnisse, dass in Abhängigkeit von extrazellulären Signalen in Zellen unterschiedlich aktive „Signal-Module“ derselben AC-Isoform existieren können. Weiterhin läßt die Existenz eines myokardialen AC V/Gαs-GDP-Komplexes auf eine mögliche, physiologische Bedeutung dieses Mechanismus zur cAMP-Konzentrationsregulation in Herzgewebe schliessen. cAMP is a second messenger in the intracellular signalling pathways initiated by hormones, neurotransmitters, odorants, and chemokines. By activating PKA and cyclic nucleotide-gated ion-channels, this second messenger can change cellular attributes as diverse as the membrane potential and the rate of cell division. The key step in regulating intracellular cAMP levels is the modulation of adenylyl cyclase activity. Adenylyl cyclase, the enzyme that synthesizes cAMP, is subject to coincident regulation by both extracellular and intracellular stimuli. It is known that the regulation of adenylyl cyclase isoforms is diverse and depends on the upstream regulatory G-proteins. The same G-protein may stimulate certain adenylyl cyclase isoforms, inhibit other isoforms and have no effect on the remaining isoforms. For example, Gβγ inhibits AC I, while it stimulates AC II, AC IV and AC VII in the presence of Gαs. Gβγ has inhibitory effect on AC III and AC VIII. This research has shown that similar to AC II, Gβγ conditionally inhibits AC V and AC VI, whereas Gβγ conditionally stimulates AC II only in the presence of Gαs. Specifically, Gαs forms a complex with AC V in its non-activated state i.e: GDP-bound state. Due to the complex formation of GDP bound Gαs with AC V, the adenylyl cyclase activity is increased. Adding Gβγ to this complex triggers the formation of the trimer i.e. Gαsβγ, hence leading to a decrease in adenylyl cyclase activity. This implies that different “signalling units” of one and the same adenylyl cyclase may coexist in cells. Upon extraction of adenylyl cyclase from myocardial tissues, AC V was found in complex with GDP-bound Gαs. In contrast, this AC complex was not found when ACs were extracted from brain tissues. The Gβγ inhibition is due to the dissociation of the AC V/VI-GDP bound Gαs.complex triggered by the affinity of Gβγ to GDP bound¬ Gαs, and not due to direct binding of Gβγ to the AC V in the AC V/VI-GDP-bound-Gαs complex. Adenylyl cyclase V is the dominant isoform in the adult heart, and it thereby plays a key role in determining the cardiac response to a variety of stimuli. For example, one of the initial effects of increased cAMP concentrations by stimulation with a β-adrenergic receptor agonist is an increase in Ca2+ influx. Ca2+ desensitizes the adenylyl cyclase V and VI, thus preventing their stimulation by β-adrenergic receptors. In this research, triggering the release of Gβγ induce an inhibition of AC V due to the dissociation of GDP-bound-Gαs from AC V/VI-GDP-bound-Gαs complex. Hence, such an inhibitory pathway could be important in heart tissue.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie
Dokument erstellt am:	22.01.2009
Dateien geändert am:	19.01.2009
Promotionsantrag am:	21.11.2008
Datum der Promotion:	19.01.2009