Third party funded individual grant
Start date : 01.10.2016
End date : 30.09.2017
Glycin Rezeptor Chlorid Kanäle (GlyR) vermitteln im zentralen Nervensystem (ZNS) zusammen mit GABA Typ-A Rezeptoren eine „Dämpfung“ von Nervensignalen - die sog. inhibitorische Neurotransmission - und sie regulieren damit substantielle neurologische Funktionen. GlyR bestehen aus α (α1–α3) und β Untereinheiten, welche αβ heteromere- oder α homomere Chlorid Kanäle bilden. Die Kombination dieser Untereinheiten bestimmt die funktionellen Eigenschaften der Kanäle. Sie variiert während der Entwicklung des ZNS, zwischen Zellen unterschiedlicher Gewebe sowie infolge pathophysiologischer Einflüsse. Wird die physiologische, d.h. korrekte Kombination der GlyR Untereinheiten, durch einen Eingriff in intrazelluläre genetische Kontrollnetzwerke z.B. durch Gifte oder Mutationen gestört, können schwerwiegende neurologische Leiden die Folge sein. Bisher existiert kein Verfahren, welches es ermöglicht, die Kombination der GlyR Kanaluntereinheiten systematisch in großangelegten Studien Zeit und Kosten-effizient zu analysieren und hiermit potentielle Ursachen für GlyR-assoziierte neurologische Leiden aufzuspüren. Dieser Umstand ist mitunter darauf zurückzuführen, dass Methoden, die eine Untersuchung der Genexpression einzelner GlyR Kanaluntereinheiten erlauben, wie z.B. quantitative PCR , zwar einen großen experimentellen Durchsatz ermöglichen, aber keine Aussage zu physiologischen Eigenschaften der Proteine zulassen. Konventionelle Methoden zur Analyse der funktionellen Eigenschaften von GlyR hingegen erlauben nur einen geringen experimentellen Durchsatz und basieren i.d.R. auf der Verwendung von artifiziellen Zellmodellen. Sie sind daher nicht für großangelegte und human-spezifische Studien geeignet.
Um die Schwächen der o.g. konventionellen Methoden zu überwinden, soll im Rahmen des hier zur Förderung beantragten Projekts ein Verfahren etabliert werden, welches systematische Studien zur Analyse der Expressionskontrolle von GlyR ermöglicht. Hierbei soll eine rekombinante humane Zelllinie zum Einsatz kommen, die in einem zuvor durch die Staedtler Stiftung geförderten Projekt etabliert wurde. In dieser Zelllinie soll die Expression und Assemblierung unterschiedlicher GlyR Kanaluntereinheiten gezielt gestört- und die Auswirkung des Eingreifens auf die Kanalfunktion mit Hilfe eines neuartigen, Fluoreszenz-basierten Verfahrens zur Hochdurchsatzanalyse von GlyR analysiert werden. Die mit dem Fluoreszenz-basierten Verfahren erhobenen Messdaten sollen mit qPCR-gestützen Expressionsanalysen abgeglichen und das Verfahren hierdurch validiert werden. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie mit einer Molekülbibliothek (~750 Substanzen) soll das Verfahren für einen Einsatz im Hochdurchsatz Format optimiert- und für weiterführende und großangelegte z.B. Genom-weite RNAi (RNA Interferenz) Studien, optimiert werden. Identifizierte Gene lassen sich als Biomarker in der Diagnostik und als pharmazeutische Targets in der therapeutischen personalisierten Medizin verwenden. Chemische Modulatoren eignen sich als Leitstrukturen für die Entwicklung neuartiger Therapeutika sowie als Werkzeuge für die Forschung an GlyR.