Titelaufnahme

Titel
Chaperoning of the A1-adenosine receptor by endogenous adenosine - an extension of the retaliatory metabolite concept. / submitted by Justyna Kusek
VerfasserKusek, Justyna
Begutachter / BegutachterinFreissmuth, Michael
Erschienen2014
UmfangX, 92 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2014
Quelle der Aufnahme
Mol Pharmacol. 2015 Jan;87(1):39-51
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Adenosin / Hypoxie / Adenosinrezeptor / Chaperone
Schlagwörter (EN)adenosine / hypoxia / adenosine receptor / chaperone
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-872 Persistent Identifier (URN)
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Chaperoning of the A1-adenosine receptor by endogenous adenosine - an extension of the retaliatory metabolite concept. [2.66 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Dichte von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren auf der Zelloberfläche kann durch Behandlung mit zellgängigen orthosterischen Liganden (d.h. mit pharmakologischen Chaperons) erhöht werden. Diese Stoffe wirken im endoplasmatischen Retikulum, wo sie die Faltung der Proteine fördern und ihre korrekte Konformation stabilisieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu prüfen, ob endogen erzeugtes Adenosin an seinem zugehörigen Rezeptor als Chaperon wirken kann. Um diese Hypothese zu testen, wurde (i) eine ER-retinierte Mutante des humanen A1-Adenosinrezeptor (A1-Rezeptor-Y288A) als Faltungssensor verwendet und (ii) die zelluläre Konzentration von endogenem Adenosin durch gleichzeitige Hemmung der Adenosinkinase, Adenosindeaminase und äquilibrierenden Nucleosid-Transporter oder durch Hypoxie erhöht. Die eingesetzten verwendeten Inhibitoren erhöhten die Expression des A1-Rezeptoren-Y288A auf der Zelloberfläche in stabil transfizierten HEK 293-Zellen in einem Ausmaß, das dem Effekt des A1-Antagonisten DPCPX entsprach. Die vermehrt exprimierten Rezeptoren hatten ein reifes Glykosylierungsmuster und banden einen spezifischen Radioliganden mit ähnlicher Affinität wie der Wildtyp A1-Rezeptor. Die Wirkung der Inhibitoren war spezifisch, da sie nicht die Zelloberflächenexpression des faltungsdefizienten V2-Vasopressinrezeptors verbesserten; im Gegensatz dazu wurde dieser V2-Vasopressinrezeptor durch einen entsprechenden Antagonisten an die Zelloberfläche gebracht. Unter Hypoxie wurde endogenes Adenosin in den Zellen gebildet. Das führte innerhalb von 1 Stunde zur Erhöhung der Anzahl von A1-Rezeptoren-Y288A in der Plasmamembran. Diese Ergebnisse wurden auch für den Wildtyp A1-Rezeptor rekapituliert. In ihrer Gesamtschau zeigen diese Befunde, dass endogenes Adenosin als Ligand-Chaperon wirken kann. Die damit verbundene Erhöhung von A1-Rezeptoren an der Zelloberfläche verstärkt den protektiven Effekt von Adenosin und schützt damit die Zellen vor den schädlichen Auswirkungen der Hypoxie. Dieser Mechanismus kann als eine Ausweitung des "retaliatory metabolite concept" für Adenosin betrachtet werden. Darüber hinaus weisen die Beobachtungen auf eine regulatorische Rolle des endoplasmatischen Retikulums hin, das ein Reservoir von Rezeptoren bereit stellt, die bei einem äußeren Stimulus an die Zelloberfläche gebracht werden.

Zusammenfassung (Englisch)

The density of G-protein coupled receptors at the cell surface can be increased by treatment with cell-permeable orthosteric ligands, called pharmacological chaperones. These compounds act in the endoplasmic reticulum, where they facilitate folding and stabilize the correct conformation of maturating proteins. In this work, we wanted to explore if endogenously generated adenosine can chaperone its cognate receptor. To test this hypothesis: (i) we used an ER-retained, folding-defective mutant of the human A1-adenosine receptor as a sensor and (ii) we raised the cellular levels of endogenous adenosine by simultaneous inhibition of adenosine kinase, adenosine deaminase and equilibrative nucleoside transporters or by hypoxia. The applied inhibitors restored the surface expression of the A1-Y288A-receptor in stably transfected HEK 293 cells, similarly to the A1-antagonist DPCPX.

The upregulated receptor had mature glycosylation pattern and was binding-competent, with a radioligand affinity indistinguishable form the wild type A1-receptor. The effect of the inhibitors was specific, as it did not enhance the cell surface expression of the folding-deficient V2-vasopressin receptor, which in contrast responded to pharmacochaperoning by their cognate antagonist. Application of hypoxia phenocopied the effect of the inhibitors; endogenous adenosine increased the number of the A1-Y288A-receptors at the plasma membrane within 1 hour. These results were recapitulated for the wild type A1-receptor.

Taken together, our work documents that endogenous adenosine may act as a ligand chaperone and thus counteract the damaging effects of hypoxia via increased A1-receptor signaling. This mechanism can be seen as a ramification of the retaliatory metabolite concept of adenosine and a new twist in understanding the role of the endoplasmic reticulum.