Dokument: Integrative Modeling to Determine the Activity, Molecular Recognition, and Membrane Trafficking of the G-Protein Coupled Bile Acid Receptor TGR5

Titel:	Integrative Modeling to Determine the Activity, Molecular Recognition, and Membrane Trafficking of the G-Protein Coupled Bile Acid Receptor TGR5
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40886
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20170112-082245-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl.-Pharm. Gertzen, Christoph Gerhard Wilhelm [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 56,80 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 11.01.2017 / geändert 11.01.2017
Beitragende:	Prof. Dr. Gohlke, Holger [Betreuer/Doktorvater] Keitel-Anselmino, Verena [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	TGR5 ist der zuerst entdeckte gallensalzaktivierte G-Protein gekoppelte Rezeptor. Er wird von Gallensalzen und Neurosteroiden aktiviert. Seine physiologischen Funktionen bestehen sowohl in der Regulation des Blutzuckerspiegels als auch dem Schutz der Zellen des Gallengangs durch antiapoptotische und proliferative Signale. Bei einer Überexpression des Rezeptors in Gallengangzellen kommt es jedoch zur Bildung des Cholangiozytenkarzinoms. Derzeit ist keine spezielle Therapie dieser Krebskrankheit möglich, da keine TGR5-Antagonisten bekannt sind, die das Übermaß an antiapoptotischen und proliferativen Signale blockieren könnten. Die Entwicklung von TGR5-Antagonisten ist nicht trivial, jedoch könnte die Kenntnis des Bindemodus von TGR5-Agonisten den Entwurf von Antagonisten lenken und so deren Entwicklung vereinfachen. In Publikation III habe ich in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. V. Keitel ein Bindemodenmodell von TGR5-Agonisten vorhergesagt. Dieser Bindemodus ist in Einklang mit neun Mutationen, die sowohl die Aktivität von TGR5 als auch die Affinität der Liganden beeinflussen. Damit TGR5 seine Effekte ausüben kann, muss dieser nach Synthese im endoplasmatischen Retikulum zur Plasmamembran transportiert werden. Allerdings ist nicht bekannt, welche Faktoren diesen Transport bedingen. Die meisten GPCRs enthalten hierfür gewöhnlich ein Sortiermotiv in ihrem C-Terminus, welches TGR5 nicht besitzt. In Publikation I konnte ich mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. V. Keitel zeigen, dass die Bildung einer α-Helix im C-Terminus verantwortlich für den Membrantransport ist. TGR5 Varianten, die keine α-Helix im C-Terminus aufwiesen, verblieben im endoplasmatischen Retikulum. Wir haben Andeutungen gefunden, dass dies in allen GPCRs der Grund für den Membrantransport sein könnte und Sortiermotive die Aufgaben haben, die Bildung der α-Helix im C-Terminus zu forcieren. Homodimerisierung von TGR5 könnte ein Grund für die Bedeutung dieser Sekundärstruktur für die Membranlokalisierung sein. Für GPCRs wurde gezeigt, dass Dimerisierung im endoplasmatischen Retikulum der auslösende Faktor für deren Membrantransport ist. Mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. V. Keitel und Prof. Dr. C. Seidel konnte ich in Publikation II zeigen, dass TGR5 in der Tat den C-Terminus als Dimerisierungsschnittstelle benutzt. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass TGR5 Oligomere bildet und hierfür zwei weitere potentielle Interaktionsflächen identifizieren. TGR5 is the first known bile acid-sensing G-protein coupled receptor. TGR5 is activated by bile acids and neurosteroids. The physiological roles of TGR5 include the regulation of blood glucose levels and the protection of bile duct cells via anti-apoptotic and proliferative effects. An overexpression of TGR5 in bile duct cells, however, leads to the formation of the cholangiocarcinoma. Currently, no specialized therapy of the cholangiocarcinoma is available as no TGR5 antagonists, inhibiting the abundancy of proliferative and anti apoptotic effects, are known. The design of TGR5 antagonists is not trivial, but knowledge of the binding mode of TGR5 agonists could guide the design of antagonists, which could simplify their development. In publication III I discovered a binding mode model of TGR5 agonists in cooperation with the working group of Prof. Dr. V. Keitel using integrative modeling. This binding mode is in agreement with nine mutations, including negative controls influencing the activation of TGR5 as well as agonist affinity. In order to exert its effects, TGR5 needs to be transported to the plasma membrane after its synthesis in the endoplasmic reticulum. However, the determinants for its membrane trafficking are unknown. For this trafficking, most of the GPCRs bear sorting motifs in their C-termini, which TGR5 does not. In publication I, I could show in collaboration with the working group of Prof. Dr. V. Keitel that α-helix formation in the TGR5 C-terminus is responsible for its membrane trafficking. TGR5 variants, which did not show α-helix formation, remained in the endoplasmic reticulum. We discovered hints, that this α-helix formation could be the determining factor for membrane localization in all GPCRs, while the sorting motifs facilitate α-helix formation. Homodimerization of TGR5 could be the reason for the importance of this secondary structure for its membrane localization. For other GPCRs it could be shown that dimerization in the endoplasmic reticulum triggers their membrane trafficking. In cooperation with the working groups of Prof. Dr. V. Keitel and Prof. Dr. C. Seidel, I could show in publication II that TGR5 utilizes its C-terminus in a dimerization interface. Furthermore, we could show that TGR5 forms oligomers, for which we identified two possible interfaces.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische und Medizinische Chemie
Dokument erstellt am:	12.01.2017
Dateien geändert am:	12.01.2017
Promotionsantrag am:	15.08.2016
Datum der Promotion:	15.12.2016