Funktionelle Charakterisierung der Transportproteine für Organische Kationen rOCT1 und hOCT2 unter besonderer Berücksichtigung der cis-/trans-Asymmetrie von rOCT1

• Main Author: Ulzheimer, Jochen C.
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2003
• Subjects: ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/543; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6444; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6444; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/543/OCT.pdf

rOCT1 und hOCT2 sind zwei homologe Transportproteine für organische Kationen, die in Niere und Leber den ersten Schritt der transepithelialen Sekretion von Metaboliten und Xenobiotika vermitteln. Eines ihrer wesentlichen Charakteristika ist neben der Potentialabhängigkeit die Polyspezifität hinsichtlich Transportsubstraten und Hemmstoffen. Beide Transporter können als Uniporter klassifiziert werden, d.h. sie besitzen keine obligate Kopplung an ein Austausch- oder Cosubstrat wie z.B. Natrium, Protonen oder andere organische Kationen. Darüberhinaus zeigen sie das für Transportproteine typische und von Kanälen distinkte Charakteristikum der trans-Stimulierbarkeit. Mit rOCT1 konnten erstmals für einen Prototypen der Transportersuperfamilie SLC22 nähere Aufschlüsse über den Transportmechanismus erhalten werden. Zum einen wurde nachgewiesen, daß rOCT1 eine direktionale Asymmetrie besitzt, d.h. unter Sättigungsbedingungen besteht eine kinetische Bevorzugung der Transportrichtung von extra- nach intrazellulär um den Faktor zwei bis fünf. Zum anderen wurden anhand von rOCT1 neue Erkenntnisse zum Bindungs- und Interaktionsverhalten von Hemmstoffen und Transportsubstraten in Abhängigkeit von der Transportrichtung gewonnen. Hierbei erscheint das bisherige Modell von topologisch festgelegter kompetitiver und allosterischer Hemmung zu stark vereinfacht und nicht zutreffend. Die Bindung von Transportsubstraten und die dadurch induzierten Konformationsänderungen scheinen selbst die Bindungseigenschaften von Hemmstoffen in mehreren Zuständen zu beeinflussen. Auch scheinen Transport- und Ionenleitfähigkeit von OCT zu differenzieren zu sein. Zur Klärung der Fragestellungen wurde das Expressionsmodell Xenopus-Oozyte durch die Etablierung der sogenannten Effluxmethodik funktionell und methodisch wesentlich erweitert. === rOCT1 and hOCT2 are two homologous transport proteins for organic cations mediating the first step of transepithelial secretion of metabolites and xenobiotics in kidney and liver. Major common characteristics are potential dependence and polyspecificity for substrates and inhibitors. Both transporters may be classified as uniporters, which means that they are not obligatorily coupled to exchange or cotransport of a second substrate as e.g. sodium, protons or other organic cations. Further they display trans-stimulation as a core characteristic of transporters distinguishing them from channels. rOCT1 is the first prototypic member of the novel superfamily of transporters SLC22 to be investigated for its transport mechanism. It could be shown that rOCT1 displays a directional asymmetry in that the transport direction from the extracellular to the intracellular space is kinetically favoured by a factor of two to five. Further, novel findings could be obtained regarding binding and interaction of inhibitors and transportable substrates in dependence of the transport direction. These findings suggest the topologically defined allosteric and competitive inhibition models to be too simplistic and not applicable. Binding of transport substrates and hereby induced conformational changes seem to alter the binding properties of inhibitors in the respective orientation states. Beyond that, transport and ionic conduction charcteristics of OCT should be distinguished. For this investigation the expression system Xenopus oocyte has been substantially expanded in functional and methodological regards by establishing and optimizing efflux methods.