dc.contributor.author
Braun, Doreen
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:34:57Z
dc.date.available
2013-05-28T09:01:17.138Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10678
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-14876
dc.description.abstract
Pathologische Mutationen im Monocarboxylattransporter 8 (MCT8, SLC16A2), die
das Allan-Herndon-Dudley Syndrom (AHDS) verursachen, sind für die
Inaktivierung der Transportfunktion des Proteins verantwortlich. AHDS-
Patienten leiden unter neuro-logischen Defekten, die möglicherweise durch eine
Unterversorgung des Gehirns mit Schilddrüsenhormonen während kritischer Phasen
der Entwicklung hervorgerufen werden. Interessanterweise sind Mct8-defiziente
Mäuse neurologisch unauffällig, weshalb Ulrich Schweizer und Kollegen die
Hypothese kompensierender Schilddrüsenhormontransporter vorschlugen, die den
Funktionsverlust von Mct8 in manchen Zellen ausgleichen könnten. Ein
potentieller Kandidat ist der L Typ Aminosäuretransporter 2 (Lat2, Slc7a8),
der neben Aminosäuren auch Schilddrüsenhormone transportieren kann. Er wird in
verschiedenen Zelltypen des murinen embryonalen Gehirns exprimiert, konnte
allerdings nicht in humanen embryonalen Neuronen wie den Pyramidenzellen des
Kortex nachgewiesen werden. Zur Aufklärung der Lat2-Funktion in Mäusen wurden
Slc7a8-defiziente Mäuse generiert und in der vorliegenden Arbeit erstmalig
untersucht. Interessanterweise ist der Phänotyp Slc7a8-defizienter Mäuse
relativ mild. Die Mäuse zeigten zwar eine Aminoazidurie, aber keine
Veränderungen der Schilddrüsenhormonachse oder der Expression T3-responsiver
Gene. Lediglich leichte Störungen in der Bewegungskoordination konnten
beobachtet werden, die zum einen auf einen verminderten
Schilddrüsenhormontransport und/oder auf Störungen im
Neurotransmittermetabolismus zurückzuführen sein könnten. Die dreidimensionale
Struktur von MCT8 und damit die genaue Wirkungsweise des Transporters sind
unbekannt. Sequenzvergleiche zwischen anderen Mitgliedern der MCT-Familie und
MCT8 sowie Struktur-Funktionsanalysen führten zu einem MCT8-Homologiemodell,
das auf der Grundlage der Kristallstruktur des bakteriellen
Glycerol-3-Phosphattransporters basiert. Mithilfe des Homologiemodells wurden
potentiell an der Substratbindung beteiligte Aminosäuren (His192, His415 und
R301) identifiziert und durch Einführung von Mutationen in die MCT8-Sequenz
charakterisiert. Es zeigte sich, dass His415 und R301 essentiell für den
MCT8-vermittelten T3 Transport bzw. die T3 Bindung sind. Außerdem offenbarte
die Mutation von His192 zu Glutamin unterschiedliche Wechselwirkungen dieser
Aminosäure mit den Jodthyroninen T3 und T4. Interessanterweise ist eine neue
Mutation (N193I) die Ursache für AHDS bei einer weiblichen Patientin. AHDS
betrifft als X-chromosomal rezessiv vererbte Krankheit vor allem Knaben.
Nichtsdestotrotz konnten sich AHDS-typische Symptome bei einer weiblichen
Patientin manifestieren, da es neben der pathologischen N193I-Mutation in MCT8
vermutlich zu einer 70%igen Inaktivierung des X Chromosoms kam, welches nicht
von der MCT8-Mutation betroffen war. Biochemische Untersuchungen der N193I-
Mutation zeigten, dass der T3-Transport aber nicht die T3-Bindung gestört ist.
Tyrosinkinase Inhibitoren (TKIs) dienen der Behandlung verschiedener
Krebsarten wie dem Nierenzellkarzinom oder dem gastrointestinalen Strumatumor.
Als Nebenwirkung wird oft Hypothyreose beobachtet. Selbst athyreote
Krebspatienten, die unter Levothyroxin-Substitution stehen, zeigen anormale
Schilddrüsenfunktionstests. Eine mögliche Erklärung ist eine verminderte
Absorption des Levothyroxins im Darm oder eine mangelnde Reabsorption von
Schilddrüsenhormonen in der Niere hervorgerufen durch eine TKI-vermittelte
Inhibition von MCT8. Die Wirkungen der TKIs Sunitinib, Imatinib, Dasatinib und
Bosutinib auf MCT8 wurden biochemisch im Zellkulturmodell untersucht. Es
konnte gezeigt werden, dass TKIs eine nicht-kompetitive Hemmung des
MCT8-vermittelten T3-Transports hervorrufen.
de
dc.description.abstract
Monocarboxylate transporter 8 (MCT8, SLC16A2) is a specific thyroid hormone
transporter. Mutations in MCT8 leading to the Allan-Herndon-Dudley syndrome
(AHDS), a severe mental retardation disease, impair its thyroid hormone
transport function. It is hypothesized that patients suffer from a thyroid
hormone transport defect into the different brain cells during critical stages
of embryonic development. Surprisingly, mice deficient in Mct8 do not show
neurological impairments prompting Ulrich Schweizer and colleagues to suggest
the hypothesis that alternative transporter proteins compensate for the lack
of Mct8 function in mice. The L-type amino acid transporter 2 (Lat2, Slc7a8)
facilitates the transport of amino acids as well as thyroid hormones. It is
expressed in different cell types of the embryonic mouse brain, but could not
be detected in human cortical pyramidal cells during early embryonic stages.
In order to investigate the physiological function of Lat2, Slc7a8-deficient
mice were generated, that exhibited only a mild phenotype. Mice showed
aminoaciduria of small neutral amino acids, while thyroid hormone metabolism
was not affected. However, movement coordination was slightly impaired in
Slc7a8-deficient mice what might be due to a diminished thyroid hormone
transport and/or a dysfunction in neurotransmitter metabolism. The
3-dimensional structure of MCT8 is unknown so far. Sequence alignments and
structure-function analysis lead to a MCT8 homology model based on the
structure of the bacterial glycerol-3-phosphate transporter. Analysis of the
MCT8 homology model revealed two “His-Arg clamp” motifs possibly involved in
substrate recognition and substrate translocation. Mutations of the conserved
His and Arg residues in human MCT8 were biochemically investigated. The
results demonstrated that His415 and Arg301 are critically involved in
MCT8-mediated transport of T3. In addition, the mutations of His192 to
glutamine displayed different interaction possibilities with the
iodothyronines T3 and T4. AHDS is an X-linked mental retardation disease with
males generally affected and females being heterozygous carriers of the
mutation. Nevertheless a female AHDS patient was identified with a new Asn to
Ile mutation at position 193 and a skewed inactivation of the second
X-chromosome not carrying the mutation by 70%. Biochemically investigations of
MCT8N193I showed that T3 transport but not T3 binding is disturbed. Tyrosine
kinase inhibitors (TKI) are used for the treatment of various types of cancer.
Case reports and clinical trials have reported abnormal thyroid function tests
(TFT) as well as an increased requirement of levothyroxine in thyroidectomized
patients during TKI treatment. A possible explanation could be a diminished
intestinal absorption of levothyroxine or a lack of renal reabsorption of
thyroid hormones due to TKI-mediated inhibition of MCT8. Therefore, sunitinib,
imatinib, dasatinib and bosutinib were biochemically investigated concerning
their effects on MCT8 transport activity. I showed that TKIs lead to a non-
competitive inhibition of MCT8-mediated iodothyronine transport.
en
dc.format.extent
XXI, 96 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Monocarboxylattransporter 8
dc.subject
L-Typ Aminosäuretransporter 2
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::572 Biochemie
dc.title
Der L-Typ Aminosäuretransporter 2 als möglicher kompensierender T3\-
Transporter bei Mct8-Defizienz: Untersuchung Slc7a8-defizienter Mäuse
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Markus Wahl
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Ulrich Schweizer
dc.date.accepted
2013-05-02
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000094237-9
dc.title.subtitle
Struktur-Funktionsanalysen in MCT8 anhand des MCT8-Homologiemodells
dc.title.translated
L-type amino acid transporter 2 as a possible candidate for compensation of T3
transport in mice lacking Monocarboxylate transporter 8
en
dc.title.translatedsubtitle
Structure-function relations in MCT8
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000094237
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000013502
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access