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Ionotrope Glutamatrezeptoren spielen bei der Funktion von Astrozyten, die den größten Anteil der Gliazellen im Gehirn ausmachen, eine wichtige Rolle. Sie können zum Beispiel durch die Initiierung von Ca2+-Wellen in astrozytären Synzytien die Gliotransmission auslösen oder die Genexpression regulieren. Des Weiteren modulieren Kainatrezeptoren die Exozytose des gewebespezifischen Plasminogenaktivators tPA, der einen funktionsverstärkenden Effekt auf NMDA- Rezeptoren hat, und verhindern damit eine Übererregung der benachbarten Neurone. Neben dem modulierenden Effekt des tPA auf die NMDA- Rezeptorfunktion stellt die SGK1 einen Modulator des Kainatrezeptors GluK2 dar.
In dieser Arbeit wurde die Fragestellung bearbeitet, inwiefern die Proteine NDRG1 und NDRG2, die von SGK1 direkt phosphoryliert werden, auf die SGK1-aktivierte Signalkaskade, die zur GluK2-Membranexpressionserhöhung führt, einen Einfluss haben. Dabei wurde durch elektrophysiologische sowie proteinbiochemische Untersuchungen an Xenopus laevis-Oozyten festgestellt, dass NDRG1 keinen Einfluss auf die Funktionalität und Membranexpression des GluK2 hat. Das zweite Mitglied der NDRG-Familie hat per se ebenfalls keinen Einfluss auf die glutamat-induzierten GluK2-Stromantworten oder auf die Membranexpression in Oozyten. Bei Koexpression des GluK2 mit NDRG2 und SGK1 konnte jedoch nachgewiesen werden, dass die SGK1-induzierte Erhöhung der GluK2-Membranexpression supprimiert wird. Bei diesem Effekt konnte zudem eine Dosis-Abhängigkeit von NDRG2 festgestellt werden. Durch einen Austausch der einzelnen Aminosäuren der SGK1-Phosphorylierungsstellen des NDRG2 durch neutrale sowie phosphomimetische Aminosäuren konnte in elektrophysiologischen Untersuchungen die exklusive Bedeutung der ersten Phosphorylierungsstelle T330 für die Suppression der SGK1-vermittelten GluK2-Membranexpressionserhöhung herausgearbeitet werden.
Weiterhin wurde untersucht, ob eine derartige Modulation des GluK2 in primären Astrozyten des Ratten-Hippokampus stattfindet. Zunächst konnte mittels immunzytochemischer Methoden die Expression von GluK2 in Astrozyten und Neuronen, die Expression von SGK1 in Neuronen sowie die Expression von NDRG2
152 ZUSAMMENFASSUNG in Astrozyten verifiziert werden. Weiterhin konnte zum ersten Mal eine Proteinexpression von SGK1 in Astrozyten nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte durch immunhistochemische Untersuchungen von Gehirnschnitten aus unterschiedlichen Altersstadien (P2 und 8 Wochen alte Ratten) eine altersabhängige Expression von NDRG2 in Neuronen des Gyrus dentatus im Hippokampus nachgewiesen werden. Mittels proteinbiochemischer Methoden konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung von siRNA sowie Dexamethason die Expression der Proteine SGK1 und NDRG2 in Astrozyten moduliert werden kann.
Bei Herabregulation des Proteins NDRG2 und Stimulation der SGK1-Expression mit Dexamethason steigt die GluK2-abhängige Fluoreszenzintensität in immunzytochemisch angefärbten Astrozyten an der Membran steiler an, als ohne Unterdrückung der NDRG2-Proteinexpression. Dieses rührt daher, dass die Verteilung der GluK2-Proteine innerhalb der Zelle verändert wird, und sich entsprechend das Fluoreszenzmaximum in Richtung der Membran verlagert. Damit konnte ein modulatorischer Effekt des NDRG2 auf die SGK1-vermittelte Membranexpressionserhöhung von GluK2, der in Xenopus laevis-Oozyten zu detektieren war, auch in Astrozyten gezeigt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte somit ein neuer negativer Feed back-Mechanismus aufgedeckt werden, bei dem die SGK1-abhängige GluK2-Stimulation durch parallele Phosphorylierung von NDRG2 autoreguliert wird. Diese neu entdeckte Autoregulation des Kainatrezeptors GluK2 durch SGK1 und NDRG2 in Astrozyten könnte eine wichtige Rolle bei der Gliotransmission, Modulation der Genexpression oder der Regulation der Exozytose des tPA spielen.
