Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Der Mechanismus, welcher den GPCR eine Unterscheidung verschiedener Liganden ermöglicht, ist immer noch ungeklärt. Der GPCR für PTH und PTHrP (=PTH1-R) bindet PTH und das strukturell recht unterschiedliche PTHrP. Beide Liganden aktivieren mit etwa vergleichbarer Potenz eben diesen PTH1-R, indem sie sowohl an die intrazelluläre AC als auch an die PLC ankoppeln. Ein vor einigen Jahren überraschend kloniertes neues Mitglied der Sekretin/PTH/Calcitonin-Familie (= Familie B) der GPCR, der PTH2-R, antwortet jedoch nur nach Bindung von PTH bzw. TIP 39, nicht aber nach PTHrP, mit einem intrazellulären cAMP-Signal. Allerdings sind weder hPTH noch TIP39 in der Lage, eine intrazelluläre IP3-Antwort auszulösen. Welche strukturellen Gegebenheiten des PTH2-Rezeptors ermöglichen diese effiziente Ligandendiskriminierung? Analysen der Rezeptor-Liganden-Interaktion und die Aufklärung dieses Komplexes sind ein Schlüsselelement im Design spezifischer Rezeptoragonisten und –antagonisten mit bedeutendem therapeutischen Potential. Eine hochkonservierte Eigenschaft aller Rezeptoren der Familie B der GPCR ist die Lokalisation von sechs extrazellulären Cysteinen, die sowohl zur Expression intakter Rezeptoren von Nöten sind als auch durch mögliche Disulfidbrückenbildung untereinander einen entscheidenden Einfluss auf das Bindungsverhalten ausüben. Die Hypothese der vorliegenden Arbeit ist, dass zwei Cysteine, präsent in der 3. Extrazellulärschleife des PTH2-R, nicht aber in der des PTH1-R, dessen Ligandenspezifität bedingen. Tatsächlich führte das Ausschalten eines entsprechenden Cysteins im Opossum-PTH2-R zu einem exprimierten Rezeptor, der PTHrP zu einem gewissen Grad binden und daraufhin auch den AC/cAMP-Signalweg aktivieren konnte. (184) Es liegt daher die Vermutung nahe, dass diese beiden Cysteine des PTH2-R entweder durch Disulfidbrückenbildung untereinander oder zu den restlichen Cysteinen in der extrazellulären Region die sterische Konfiguration der Rezeptoren und somit auch deren Bindungs- und Signalverhalten ändern können. Auf diesen Ergebnissen und Annahmen basierend, war daher Gegenstand diesen Projekts zunächst das Einfügen verschiedener Punktmutationen in die cDNA des humanen PTH1-R. Es wurden Konstrukte konzipiert zur Einfügung beider Cysteine einzeln (Ala426Cys und Tyr443Cys) oder kombiniert (Ala426Cys/Tyr443Cys). Nach Expression der drei mutierten Rezeptoren und beider Wildtyp-Rezeptoren war Ziel, das Ligandenbindungsverhalten und somit die Expression intakter Rezeptoren an der Zelloberfläche zu untersuchen. Studien des Signalverhaltens bezüglich des AC/cAMP- und des PLC/IP3- Signalwegs, ebenso wie Internalisierungsassays strebten dann die vollständige Charakterisierung der mutierten Rezeptoren an. / Cysteine residues are structurally important for the function of the PTH-1 receptor (PTH1R), probably by forming disulfide bridges. The more recently discovered PTH-2 receptor (PTH2R) differs from the PTH1R by not recognizing PTH-related protein (PTHrP). We hypothesized, that two cystein residues present in the thrid loop of the PTH2R, but not in the PTH1R, might cause this ligand specificity. In fact, eliminating one of the corresponding cysteine residues in the opossum PTH2R resulted in recognition of PTHrP, in contrast to wildtype PTH2R (P Turner et al (1998) J Biol Chem 273: 3830-3837)

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2009