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Oflaz, F.
INTRAZELLULÄRE KALZIUM-SIGNALÜBERTRAGUNG BEI DER REGULIERUNG VON TRANSKRIPTIONSFAKTOREN, MITOCHONDRIALER KALZIUM-HOMÖOSTASE, BIOENERGETIK UND APOPTOSE
PhD-Studium (Doctor of Philosophy); Humanmedizin; [ Dissertation ] Medizinische Universität Graz; 2023. pp. 134
[OPEN ACCESS]
FullText
- Authors Med Uni Graz:
- Advisor:
- Graier Wolfgang
- Malli Roland
- Schindl Rainer
- Altmetrics:
- Abstract:
- Kalziumionen (Ca2+) dienen als vielseitige Botenstoffe, die eine zentrale Rolle für die Zellfunktionen spielen. Zellen stimmen die zeitliche Ca2+-Konzentration an spezifischen Organellen-Kontaktstellen oder subzellulären Domänen fein ab, um die Genexpression, die mitochondrielle Bioenergetik und die Apoptose zu regulieren. Unter den verschiedenen Ca2+-aktivierten Proteinen reguliert Calcineurin die nukleare Translokation der nuclear factor of activated T-cells (NFAT)-Familie, die die Expression mehrerer Gene steuert, die an Zellwachstum und -proliferation beteiligt sind. Die Beziehung zwischen der räumlichen Ca2+-Kinetik und der NFAT-Migrationsdynamik wurde zuvor durch die gleichzeitige Verfolgung von mit fluoreszierenden Proteinen markierten NFATs und Ca2+ mit Fura2-AM aufgeklärt. Allerdings können bei der Verwendung des ultravioletten (UV) Wellenlängenbereichs, der üblicherweise für Fura2-AM-Messungen verwendet wird, Nebenwirkungen auftreten. In meiner ersten Veröffentlichung untersuchte ich die Kerntranslokation von NFATc3 und die Ca2+-Dynamik bei der Freisetzung von ER-Ca2+ in β-Zellen der Bauchspeicheldrüse. Bei diesen Messungen konnte gezeigt werden, dass das Nah-UV-Licht (405 nm), das zur Verfolgung von Ca2+-Ionen verwendet wird, die ROS-Produktion anregt, die wiederum den L-Typ Ca2+-Kanal aktiviert. Die Aktivierung des L-Typ- Ca2+-Kanals erfordert einen bestimmten ROS-Schwellenwert, der eine wiederholte zytosolische Ca2+-Oszillation erzeugt und dadurch die Kernwanderung von NFATc3 auslöst. Durch das Fixieren von Mitochondrien an die Plasmamembran, wurde das subplasmales Ca2+ gepuffern, und es konnte gezeigt werden, dass ROS-induzierte zytosolische Ca2+-Oszillationen und nicht ROS selbst den NFATc3-Kernimport auslösen. In meiner zweiten Veröffentlichung untersuchten ich den Beitrag des Sigma-1-Rezeptors (S1R) zum Energiestoffwechsel von Krebszellen. Der S1R, der an den Kontaktstellen zwischen ER und Mitochondrien lokalisiert ist, moduliert die Aktivität der Inositol-1,4,5-Trisphosphat-Rezeptoren (IP3Rs) und reguliert dadurch die Ca2+-Signalübertragung zwischen ER und Mitochondrien. SR1 ist bei verschiedenen Krebsarten hochreguliert, und die Entwicklung von S1R-Liganden mit potenziellen Antitumoreigenschaften ist von großem Interesse. Während die pharmakologische Veränderung von S1R die Proliferation von Tumorzellen beeinflusst, ist der Einfluss von S1R-Liganden auf den Energiestoffwechsel von Krebszellen noch unklar. Ich untersuchte die Auswirkungen von S1R auf die mitochondrielle Bioenergetik in ihrem basalen, aktivierten und inhibierten Zustand. Die pharmakologische Aktivierung von S1R steigert die oxidative Phosphorylierung in S1R-exprimierenden Krebszellen und verringert deren Abhängigkeit von der aeroben Glykolyse, indem sie erhöhte mitochondrielle Ca2+-Spiegel fördert. Darüber hinaus trägt der S1R unter basalen Bedingungen nicht wesentlich zur mitochondriellen Bioenergetik bei. Insgesamt spielt der S1R eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel von Krebs, und die Verwendung von S1R-Liganden kann als vielversprechender Ansatz zur Beeinflussung dieses Prozesses angesehen werden. In meiner dritten Veröffentlichung untersuchten wir die Beteiligung von AnnexinA5 (AnxA5) an der mitochondriellen Ca2+-Homöostase. AnxA5, ein Ca2+-abhängiges phospholipidbindendes Protein, wurde beschrieben den intrazellulären Ca2+-Spiegel regulieren, aber die Rolle von AnxA5 in der mitochondriellen Ca2+-Signalgebung war bisher unbekannt. Meine Forschungen ergaben, dass AnxA5 eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle der Ca2+-Signalgebung im Intermembranraum (IMS) bei der Freisetzung von ER- Ca2+ spielt. Indem es sich in der Nähe von voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1) positioniert, moduliert AnxA5 die Ca2+-Permeabilität von VDAC1. Darüber hinaus zeigen unsere Ergebnisse, dass die Lokalisierung von AnxA5 in der Nähe von VDAC1 die übermäßige Oligomerisierung von VDAC1 kontrolliert und dadurch den Zelltod als Reaktion auf die Behandlung mit