Die Modulation des TRPV1 Kanals durch das Adapterprotein ARMS

Abstract

Transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) ist ein nichtselektiver Kationenkanal aus der Familie der „transient receptor potential (TRP)“ Kanäle, der durch den scharfen Inhaltsstoff der Chilischote, Capsaicin, aktiviert wird. Die Modulation des TRPV1 erfolgt durch verschiedene Mechanismen und Interaktionsproteine. Die Sensitivierung wird durch die Bildung von Signalkomplexen mit Hilfe von Adapterproteinen unterstützt, die die Effektor- und Zielmoleküle in eine enge räumliche Nähe bringen. Dies ermöglicht eine schnelle und akkurate Signaltransmission. Das Ankyrin-repeat rich membrane spanning protein (ARMS) bietet vielfältige Protein-Protein-Interaktionsmotive und konnte bereits in verschiedenen Signalwegen als ein Adapterprotein ausgemacht werden. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob ARMS mit TRPV1 funktionell interagiert und dessen Funktion moduliert. Ebenso wurde untersucht, ob die Ergebnisse auf einen weiteren Vertreter der TRP Familie, den transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) übertragbar sind. Um die Fragestellungen zu bearbeiten, wurden humane embryonale Nierenzellen (HEK293-Zellen) transient mit TRPV1 oder TRPV1/ARMS transfiziert und die Capsaicin-induzierte TRPV1-Aktivität mittels „Kalzium-Imaging“ und „Patch- Clamp“ Experimenten, sowie einer Kombination aus Kalzium-Imaging mit anschließender Immunzytochemie untersucht. Analog wurden HEK293-Zellen mit TRPA1 oder TRPA1/ARMS transfiziert und die Senföl-induzierte TRPA1-Aktivität mittels Kalzium- Imaging untersucht. Die Ko-Expression von ARMS und TRPV1 in HEK293 Zellen führte zu einer Proteinkinase A-abhängigen Sensitivierung des TRPV1 Kanals gegenüber Capsaicin. Die Inhibierung der Proteinkinase C resultierte in einer ARMS-unabhängigen Desensitivierung des TRPV1. Im Gegensatz dazu führte eine Ko-Expression von ARMS und TRPA1 zu keiner Sensitivierung des TRPA1 Kanals gegenüber Senföl. In dieser Arbeit konnte somit gezeigt werden, dass ARMS als ein weiteres Adapterprotein Proteinkinase A-abhängig mit TRPV1 funktionell interagiert.

Transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) is a nonselective cation channel of the TRP channel family and is highly sensitive to capsaicin, the pungent ingredient of chili peppers. The activity of TRPV1 can be modulated by numerous signaling pathways and proteins. The sensitization of TRPV1 is promoted by the composition of signaling complexes, which involves the presence of adaptor proteins. Adaptor proteins recruit effector and target molecules into a close spatial proximity to insure a fast and accurate signal transmission. The ankyrin-repeat rich membrane spanning protein (ARMS) provides manifold protein-protein interaction motifs and it was detected in different signaling pathways as an adaptor protein. In this study I examined whether ARMS is part of the TRPV1 signaling complex, interacts with TRPV1 and modulates its function. Similarly, I examined whether the results could be transferred to another member of the TRP family, namely transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1). To address this question I measured the capsaicin-induced cell response in TRPV1- and TRPV1/ARMS-transfected human embryonic kidney (HEK)-293 cells using calcium imaging, patch clamp experiments and a combined calcium imaging/immunocytochemistry approach. Analogously, I measured the mustard oil-induced cell response in TRPA1- and TRPA1/ARMS-transfected HEK-293 cells using calcium imaging experiments. Results showed that co-transfection of ARMS and TRPV1 induced TRPV1 channel sensitization in a protein kinase A dependent manner. The inhibition of protein kinase C resulted in an ARMS-independent desensitization of TRPV1. In contrast, the co-transfection of ARMS and TRPA1 did not lead to a sensitization of the TRPA1 channel towards mustard oil. Therefore, ARMS could function as an adaptor protein modulating TRPV1 activity, partly mediated via protein kinase A.