Im Nervensystem erfolgt der Informationsaustausch zwischen den Nervenzellen überwiegend über chemische Synapsen. Die wichtigsten Akteure dabei sind Neurotransmitter, zu denen auch die Monoamine gehören. Die Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin, Serotonin und Histamin gehören zu jener Klasse. Bevor sie im Rahmen der regulierten Exozytose in den synaptischen Spalt abgegeben werden, werden sie in spezielle Vesikel transportiert und gespeichert. Dieser Transport wird durch die vesikulären Monoamintransporter 1 und 2 (VMAT1 und VMAT2) bewerkstelligt, deren Funktion und somit die Vesikelfüllung durch komplexe Mechanismen reguliert wird. Calcium activated Protein for Secretion (CAPS) ist ein überwiegend zytosolisches Protein und besitzt zwei Isoformen (CAPS1 und CAPS2). Von CAPS2 existieren 6 Splice-Varianten, die man je nach Molekülgröße in „kurze“ und „lange“ Isoformen einteilen kann. Obwohl CAPS-Proteine in der Literatur hauptsächlich als Primingproteine betrachtet werden, konnte an transfizierten CHO-Zellen eine fördernde Wirkung von CAPS1 und 2 auf die VMAT1- und VMAT2-Funktion gezeigt werden. Es ist ferner bekannt, dass in Abwesenheit von CAPS1 die Füllung von katecholaminhaltigen Vesikeln ausbleibt. Zudem zeigen die elektrophysiologischen Untersuchungen, dass CAPS ein wichtiges Protein für die Generierung und Stabilisierung des sekretionsbereiten Pools von Vesikeln ist. Es wurden auch Unterschiede bei CAPS2-Splice-Varianten hinsichtlich des Behebens der Depletion von verschiedenen Vesikel-Pools und dadurch der Wiederherstellung der Sekretion beobachtet. Über die Wirkung von einzelnen CAPS2-Splice-Varianten auf VMAT-Ebene war aber bisher nichts bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Auswirkung von zwei langen CAPS2-Splice-Varianten, namentlich CAPS2a und CAPS2b, auf die vesikuläre Monoaminaufnahme durch VMAT1 und VMAT2 untersucht. Wir haben VMAT1 und VMAT2 permanent exprimierende CHO-Zellen mit CAPS2a- und CAPS2b-Vektoren transfiziert und anschließend mit diesen Zellen Monoaminaufnahmetests nach Permeabilisierung der Plasmamembran durchgeführt. Unsere Ergebnisse zeigen besonders für CAPS2b eine fördernde Wirkung auf die VMAT1- und VMAT2-Funktion. Die hier angewandte Methodik stellt eine gute Ergänzung zu den elektrophysiologischen Verfahren dar, weil sie in der Lage ist, die Funktion von VMAT in An- oder Abwesenheit verschiedener Molekülen direkt zu messen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Frage zum Einfluss von CAPS2a und CAPS2b auf VMAT1 und VMAT2 zwar geklärt. Der Mechanismus einer denkbaren direkten oder indirekten CAPS-VMAT-Interaktion, sowie die dafür verantwortlichen CAPS-Domänen, wurden aber nicht untersucht. Es könnte sein, dass CAPS-Proteine direkt an den VMATs angreifen oder in den Signalweg, über den -Untereinheiten heterotrimerer G-Proteine VMAT regulieren, involviert sind. Es könnte aber auch sein, dass CAPS-Proteine mit anderen Determinanten der Vesikelfüllung interagieren und dadurch den Monoamintransport über VMAT1 und 2 modulieren. Diese Aspekte könnten Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.
The information exchange between neurons occurs mainly via chemical synapses. The most important players are neurotransmitters, including the monoamines. The most common neurotransmitter molecules such as dopamine, noradrenaline, adrenaline, serotonin and histamine belong to this class. Before being released during regulated exocytosis, they are transported into the special vesicles and stored. This transport is accomplished by the vesicular monoamine transporters 1 and 2 (VMAT1 and VMAT2), whose function and thus vesicle filling is regulated by complex mechanisms. Calcium activated protein for secretion (CAPS) is a predominantly cytosolic protein and has two isoforms (CAPS1 and CAPS2). CAPS2 also has six splice variants, which can be assigned to "short" and "long" isoforms depending on the molecular size. Although CAPS proteins are primarily regarded as priming proteins, transfected CHO cells showed a promoting effect of CAPS1 and 2 on the VMAT1 and VMAT2 functions. It is also known that the filling of catecholamine-containing vesicles is impared in the absence of CAPS1. Furthermore, the electrophysiological studies show that CAPS is an important protein for generation and stabilization of the secretory pool of vesicles. Differences in CAPS2-splice variants were also observed with regard to fix the depletion of different vesicle pools and thereby restoring secretion. However, nothing is known about the effect of individual CAPS2-splice variants on the VMAT level. We investigated the effect of two long CAPS2-splice variants, namely CAPS2a and CAPS2b, on the vesicular monoamine uptake by VMAT1 and VMAT2. The VMAT1 and VMAT2 stable-expressing CHO cells were transfected with CAPS2a and CAPS2b vectors. After permeabilisation of the cell membrane we performed monoamine uptake tests with radioactively labeled serotonin ([3H]-Serotonin). Our results show especially for CAPS2b a promoting effect on VMAT1 und VMAT2 function. In addition to electrophysiological techniques our experiments make possible the imaging of VMAT-function in the presence or absence of different molecules. This work cleares the question of the influence of CAPS2a and CAPS2b on VMAT1 and VMAT2. However, the mechanism of a possible direct or indirect CAPS-VMAT interaction, as well as the CAPS domain responsible for it, have not been identified. It may be that CAPS proteins directly interact with VMATs or are involved in the signaling pathway through which -subunits of heterotrimeric G-proteins regulate VMAT. However, it may also be that CAPS-proteins interfere with other determinants of vesicle filling and thereby modulate monoamine transport via VMAT1 und 2. These aspects could be the subject of further research.
