Beeinflussung der Substratbindungsregion des organischen Kationentransporters 1 der Ratte durch Mutation einer intrazellulär gelegenen Aminosäure

• Main Author: Semlanski, Christin Martina
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2011
• Subjects: Cytologie; ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/5170; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65672; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65672; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/5170/Dissertation_Christin_Semlanski.pdf

1994 wurde von Gründemann et al. der erste organische Kationentransporter, der rOCT1 beschrieben. Es wurden bereits einige Aminosäuren identifiziert, die bei der Bindung kationischer Substanzen beteiligt sind. Hierbei handelt es sich um Phenylalanin 160 der zweiten Transmembrandomäne, Tryptophan 218, Tyrosin 222 und Threonin 226 der vierten Transmembrandomäne, um Arginin 440, Leucin 447, Glutamin 448 der zehnten und um Aspartat 475 der elften Transmembrandomäne. Hintergrund der Versuche dieser Arbeit war das im Jahre 2005 von Sturm et al. identifizierte Cystein 451. Es liegt zwischen der zehnten und elften Transmembrandomäne. Cystein 451 ist wahrscheinlich auf Grund seiner Lage im Strukturmodell nicht direkt an der Bindung von Substraten beteiligt. Es wird vermutet, dass die Mutation des Cysteins 451 die Positionen von Aminosäuren in der Bindungsstelle verändert. Daher wurden die Mutante C451M, die Doppelmutanten L447F/C451M, L447Y/C451M und die Dreifachmutante Y222F/L447F/C451M mittels Tracer-Fluxexperimenten hinsichtlich der Hemmung der Tetraethylammonium-Aufnahme durch Kortikosteron und durch Tetrabutylammonium untersucht. Die Mutation C451M steigert verglichen mit dem rOCT1-Wildtyp die Affinität für Kortikosteron, jedoch sinkt bei dieser Mutante die TBuA-Affinität. Man nimmt nun aufgrund dieser Mutageneseversuche und den bereits zuvor generierten Modellen des rOCT1 an, dass aufgrund seiner Lage Cystein 451 nicht direkt an der Bindung von Substraten beteiligt ist, sondern einen indirekten Effekt auf die Substratbindungsregion des Transporters ausübt. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Mutanten L447Y/C451M und L447F/C451M gegensätzliche Affinitäten für TBuA und Kotikosteron haben. Tauscht man das Leucin an Position 447 gegen ein Tyrosin aus, so wird der Transporter weniger affin für Kortikosteron, jedoch steigt die TBuA-Affinität. Tauscht man das Leucin gegen ein Phenylalanin aus, verhält es sich gegensätzlich. Die Position 222 scheint weder an der TBuA-Bindung, noch an der Bindung von Kortikosteron maßgeblich beteiligt zu sein. === In 1994 Gründemann et al. described the first organic cation transporter, called rOCT1. Several previous studies revealed some amino acids, which are critical for substrate binding. In 2005 Sturm et al. identified the cysteine on position 451. It is located between the tenth and eleventh TMH. Because of its position in the structure model cysteine 451 might not be directly involved in substrate binding. However it is postulated, that mutation of C451 alters the position of amino acids in the substrate binding region. The mutation on C451 is the basis for this work. Concerning the inhibition of the TEA uptake by corticosterone or TBuA the mutants C451M, L447F/C451M, L447Y/C451M and Y222F/L447F/C451M were analyzed by tracer uptake measurements. The TEA uptake measurements showed that the replacement of cysteine 451 by methionine resulted in an increased affinity for corticosterone and a decreased affinity for TBuA. The present work together with the proposed localization of cysteine 451 in the tertiary structure of rOCT1 further support the idea that cysteine 451 is not directly-involved in ligand binding, but it seems to exert an indirect effect on the substrate binding region of the transporter, which alters its affinity for TBuA and corticosterone. The affinity for corticosterone and TBuA of the mutants L447F/C451M and L447Y/C451M was opposed. When L447 was replaced by a tyrosine the affinity for corticosterone was decreased, but the affinity for TBuA was increased. Though, when leucine was replaced by phenylalanine the affinity for corticosterone was increased and the affinity for TBuA was decreased. The position 222 seems to be unimportant concerning the linkage of corticosterone and TBuA