Liganden-abhängige und -unabhängige Signalübertragungswege von G-Protein gekoppelten Rezeptoren der Mrg-Familie

Abstract

Das Mas-Protoonkogen wurde aufgrund seiner Tumor-induzierenden Wirkung nach Transfektion von NIH3T3-Fibroblasten mit chromosomaler DNA aus humanen Epidermal-Karzinom-Zellen entdeckt. Es kodiert für ein Protein mit 7 transmembranären Domänen und gehört in die Klasse der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCR), ist mit der Aktivierung von Signalwegen durch den Angiotensin (Ang)II-Metaboliten Ang-(1-7) assoziiert. In dieser Doktorarbeit wurde eine konstitutive Aktivierung der Transkriptionsfaktoren „Serum Response Factor“ (SRF) und Nukleärer Faktor kappaB (NFκB) durch den humanen Mas- Rezeptor gezeigt. Da die konstitutive Aktivität nicht nur für den humanen, sondern auch für den Ratten-Mas-Rezeptor gezeigt werden konnte, scheint diese eine ubiquitäre Bedeutung in allen Säugetierspezies zu haben. So impliziert die hier erstmals beschriebene konstitutive Aktivierung von NFκB, einem der wichtigsten Regulatoren proinflammatorischer Gene, eine Schlüsselrolle des Mas-Rezeptors in inflammatorischen Prozessen. Mas ist Teil einer Rezeptor- Familie sequenzähnlicher Rezeptoren (Mrg-Familie). Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig eine signifikante konstitutive Aktivierung von SRF durch zwei humane Rezeptoren der Mrg-Familie, MrgD und MrgX4, nachgewiesen. Da die konstitutive Aktivität für MrgD in drei unabhängigen Zelllinien gezeigt wurde, scheint diese Aktivität des Rezeptors unter physiologischen und/oder pathophysiologischen Beding-ungen von signifikanter Bedeutung zu sein. Des Weiteren übersteigt die maximale SRF-Aktivierung durch MrgD die Maximale von AngII über den AT1-Rezeptor medierte um 25%. Dass die konstitutive Aktivität von MrgD die in einer Vielzahl von physiologischen und Krankheitszuständen essenzielle AngII/AT1-Signalstärke übersteigt, lässt eine entscheidende Funktion von MrgD in biologischen Prozessen von Zellen/Geweben, die MrgD exprimieren, vermuten. Die für MrgD bzw. MrgX4 gezeigte NFκB-Aktivierung lässt auch für diese Rezeptoren eine proinflammatorische Rolle vermuten, die vor allem bei Entzündungsreaktionen von Bedeutung sein kann. Die Koexpression von Mas bzw. MrgD mit MrgE reduziert signifikant die durch die konstitutiv aktiven Rezeptoren stimulierte SRF-Aktivierung. Damit liegt die Vermutung nahe, dass MrgE Liganden-unabängig die Funktion anderer Rezeptoren durch eine Heterodimeri-sation beeinflussen kann. Diesem Modellansatz folgend, kann man postulieren, dass der MrgE -Rezeptor eine indirekte antiinflammatorische Wirkung vermittelt, da die beiden von ihm negativ beeinflussten Rezeptoren über die Aktivierung von NFкB proinflammatorisch wirken. Dies ermöglicht eine völlig neue Sicht auf die Regulation von Rezeptorsignalen und die Funktion von Liganden-unabhängigen Rezeptorenassoziationen. Die Ergebnisse dieser Doktorarbeit tragen essentiell zur Erklärung der mitogenen Eigen-schaften und der proinflammatorischen Wirkung von Mas bei, sie identifizieren zwei weitere konstitutiv aktive Rezeptoren innerhalb der Mrg-Familie und zeigen völlig neue funktionelle Rezeptorinteraktionen auf. Damit kann die Arbeit Grundlagen für das Verständnis von Ursachen und Pathophysiologie einer Vielzahl von Erkrankungen unterschiedlicher Äthio-logie sein und völlig neue Therapieansätze aufzeigen.

The Mas proto-oncogene was originally detected by its ability to transform NIH 3T3 cells. It was isolated from DNA of a human epidermoid carcinoma cell line using the co transfection and tumorigenicity assay. Mas encodes for a protein with 7 transmembrane domains belonging to the class of G protein-coupled receptors (GPCR), and is associated with intracellular signaling of the angiotensin (Ang) II metabolite Ang-(1-7). The current thesis could show a constitutive activation of the transcription factors serum response factor (SRF) and nuclear factor kappaB (NFκB) by the human Mas receptor. Since this constitutive activation could not only be shown for the human but also for the rat Mas receptor, it seems that this constitutive activation has a ubiquitous relevance for all mammal species. Therewith these for the first time described constitutive activation of NFκB, one of the major regulator of pro- inflammatory genes, implicates a key role of Mas in pro-inflammatory processes. A large family of GPCRs was identified to have strong sequence homology to the Mas receptor (Mrg family). Within this dissertation it was demonstrated a significant constitutive activation of SRF by two human receptors of the Mrg family, MrgD and MrgX4. Since this constitutive activation of MrgD is in three independent cell lines shows that it has to be significant relevance under physiological and/or patho-physiological conditions. Furthermore the maximum SRF activation via MrgD surpasses the maximum AngII via AT1 receptor-mediated over 25%. Since the constitutive activity of MrgD exceeds the essential AngII/AT1 signal strength, it implicates an important function of MrgD in biological processes of a verity of cells/tissues which express MrgD. The shown NFκB activation for MrgD and MrgX4 assumed also for these receptors a pro-inflammatory component which can be important for inflammatory response. The co expression of Mas and MrgD respectively with MrgE reduces significant the induced SRF activation of these constitutive activated receptors. Therewith the assumption suggest that MrgE can control ligand-independent the function of other receptors by heterodimerise with them. Following this we can postulate that the MrgE receptor mediates an indirect anti-inflammatory function because the once negative affected by MrgE have via the activation of NFкB a pro-inflammatory effect. This allows a completely new view on the regulation of receptor signalling and the function of ligand-independent receptor association. The results of this thesis essentially support the clarification of mitogenic properties and inflammatory effects by Mas, the pro-identification of two other constitutive active receptors within the Mrg family and shows totally new functional receptor interactions. Thereby this dissertation is able to be a basis for understanding reasons and patho-physiology of a verity of diseases different ethnology and absolute new therapeutic settings.