dc.contributor.author
Storm, Robert
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:23:37Z
dc.date.available
2004-07-26T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/11877
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16075
dc.description
Title and table of contents
Introduction
Materials and Experimental procedures
ResultsI
ResultsII
ResultsIII
Discussion
Abstract (english/german)
References
Appendix
dc.description.abstract
The study presented here shows that in the continuous presence of DBcAMP (500
µM), the levels of AQP2 mRNA and protein in primary cultured IMCD cells were
similarly affected by osmolality and solute composition. AQP2 expression of
IMCD cells kept in medium elevated to 600 mosmol/l by equimolar addition of
sodium and urea (600N, control) dropped drastically when cells were instead
exposed for 6 days to hypoosmolality (medium with 300 mosmol/l, 300N). No
effect of medium osmolality was evident on the CMV promoter-governed AQP2
expression in WT-10 cells, suggesting that osmolality and solute composition
act on AQP2 transcription rather than affecting AQP2 mRNA or protein
stability. The AVP-induced translocation of AQP2 from intracellular stores to
the plasma membrane appeared unaffected by osmolality and solute composition
in both cell types. In IMCD cells, the phosphorylation of the transcription
factor CREB increased dose-dependently with DBcAMP concentrations, whereas
osmolality and solute composition did not influence CREB phosphorylation.
Elevation of tonicity by sodium increased AQP2 expression in a concentration-
dependent manner. Elevated urea alone was not sufficient for a robust AQP2
expression, but enhanced the effect of elevated tonicity on AQP2 expression.
The effects of hypo-and hypertonicity on AQP2 expression were reversible. AQP2
expression increased slowly in response to hypertonicity, whereas hypotonicity
led to a rapid decrease in AQP2 expression. In contrast, AQP2 expression
increased more quickly in response to DBcAMP addition, but decreased more
slowly upon DBcAMP withdrawal. A potential binding-site for the transcription
factor tonicity-responsive element binding protein (TonEBP), a tonicity-
responsive-element (TonE), was located within the 5´-regulatory region of the
human, murine and rat AQP2 gene, with its position relative to the
transcription initiation site being conserved amongst species. TonEBP
expression was altered by osmolality and solute composition. Moreover, TonEBP
abundance was mainly confined to the nuclei in IMCD cells kept in 600N medium,
but appeared in the cytosol upon hypotonic challenge. Vice versa,
hypertonicity, but not urea-derived hyperosmolalitiy, triggered a
translocation of TonEBP from the cytosol to the nucleus of IMCD cells. In
addition, compounds implicated in interfering with the expression of TonE-
regulated genes have been tested for their influence on the hypertonicity-
elicited increase in AQP2 expression. Proteasome inhibition as well as
treatment with rottlerin abolished the increase in AQP2 expression expected
with the onset of hypertonicity. Inhibition of p38 or ERK activation reduced
the hypotonicity-elicited decrease in AQP2 expression and enhanced the
promoting effect of hypertonicity. The results of this study, in conjunction
with evidence accumulated in the literature, emphasize that the �classical
signalling cascade� (V2R stimulation by AVP, cAMP formation, increased PKA
activity, Ser-133 phosphorylation of CREB and activation of the CRE-element in
the AQP2 promoter) is not the sole pathway determining AQP2 expression. This
study strongly suggests by several lines of evidence that the effect of
tonicity is exerted at the level of transcription via activation of the
TonE/TonEBP pathway. It is proposed that the activity of the TonE/TonEBP
pathway may set the margin for the effect of the classical AVP-triggered
pathway on AQP2 expression in vivo
de
dc.description.abstract
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass in mit DBcAMP (500 µM) dauerstimulierten,
primär kultivierten IMCD Zellen die Expression von AQP2 mRNA und Protein
gleichartig durch die Osmolalität und die stoffliche Zusammensetzung des
Kulturmediums beeinflußt wurde. Die AQP2 Expression von IMCD Zellen,
kultiviert in Medium dessen Osmolalität durch equimolare Zugabe von
Natriumchlorid und Harnstoff auf 600 mosmol/l erhöht wurde (600N, Kontrolle),
sank nach Überführung in hypoosmolales Medium (300 mosmol/l, 300N) drastisch
ab. In WT-10 Zellen (Deen et al., 1997) hatte die Medienosmolalität keinen
Einfluß auf die durch einen viralen Promoter gesteuerte AQP2 Expression. Dies
deuted darauf hin, dass in IMCD Zellen nicht die AQP2 mRNA -oder
Proteinstabilität, sondern die AQP2 Transkription durch die Osmolalität
beeinflußt wurde. Veränderungen der Medienosmolalität hatten in beiden
Zelltypen keinen Einfluß auf die AVP-induzierte Translokation von AQP2 aus dem
Cytosol an die Plasmamembran. In IMCD wurde die Phosporylierung des
Transkriptionsfaktors CREB nicht durch die Medienosmolalität beeinflußt, nahm
aber dosisabhängig mit steigenden Konzentrationen von DBcAMP zu. Eine Erhöhung
der effektiven Osmolalität (Tonizität) durch membranimpermeable Osmolyte (NaCl
oder Sorbitol) war eine Vorraussetzung für eine starke AQP2 Expression. Das
relativ membranpermeable Osmolyt Harnstoff allein hatte keinen Effekt,
verstärkte aber den Einfluß erhöhter Tonizität. Die Effekte von Hypo- und
Hypertonizität waren reversibel. Hypotonizität führte zu einem raschen
Absinken der AQP2 Expression, Hypertonizität löste eine langsame Zunahme der
AQP2 Expression aus. Im Gegensatz dazu sank die AQP2 Expression nach DBcAMP
Entzug langsamer ab und nahm bei Zugabe von DBcAMP schneller zu. In der
regulatorischen Region des AQP2 Genes von Mensch, Maus und Ratte wurde jeweils
eine potentielle Bindungsstelle für den Transkriptionsfaktor tonicity-
responsive element binding protein (TonEBP), ein tonicity-responsive element
(TonE) lokalisiert, dessen Position in Bezug zum Transkriptionsstart
konserviert ist. Die Expression von TonEBP wurde durch die Osmolalität und
Medienzusammensetzung beeinflußt. In Kontrollzellen löste Hypotonizität eine
deutliche Verringerung von TonEBP im Kern und eine Zunahme im Cytosol aus.
Hypertonizität führte zu einer Zunahme von TonEBP im Nukleus. Der durch
Hypertonizität ausgelöste Anstieg der AQP2 Expression konnte durch
Proteasominhibition und auch durch Rottlerin verhindert werden. Es ist
bekannt, dass beide Substanzen die Expression von TonE-regulierten Genen
beeinträchtigen. Bei Inhibition von p38 oder ERK wurde die durch Hypotonizität
ausgelöste Reduktion der AQP2 Expression vermindert, sowie der durch
Hypertonizität bedingten Anstieg der AQP2 Expression verstärkt. Die Ergebnisse
der vorliegenden Studie verdeutlichen, dass die �klassische� Signalkaskade
(V2R Stimulation durch AVP, Bildung von cAMP, erhöhte PKA Aktivität, Ser-133
Phosphorylierung von CREB und Aktivierung des CRE- Elements innerhalb des AQP2
Promoters) nicht allein die AQP2 Expression bestimmt. Mehrere Belege weisen
darauf hin, dass die Regulation der AQP2 Expression durch Tonizität sehr
wahrscheinlich über den TonE/TonEBP Signalweg vermittelt wird und die
Transkription von AQP2 beeinflußt. Es wird vorgeschlagen, dass die Aktivität
des TonE/TonEBP Signalweges den stimulatorischen Effekt der klassischen, durch
AVP ausgelösten Signalkaskade auf die AQP2 Expression in vivo bestimmt.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Extracellular osmolality and solute composition participate in the
expressional regulation of Aquaporin-2 in renal inner medullary collecting
duct cells
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Walter Rosenthal
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Horst Kress
dc.date.accepted
2004-07-12
dc.date.embargoEnd
2004-07-28
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2004001938
dc.title.subtitle
Evidence for an involvement of the TonE/TonEBP pathway
dc.title.translated
Die Expression von Aquaporin-2 in renalen Sammelrohrzellen der inneren Medulla
wird durch extrazelluläre Osmolalität und Osmolytkomposition beeinflusst
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000001311
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2004/193/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000001311
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free
dcterms.accessRights.openaire
open access