Cholesterin-Interaktion mit G-Protein-gekoppelten Rezeptoren und intrazelluläre Verteilung

Abstract

ZusammenfassungIn dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass neben dem Oxytocinrezeptor auch die anderen Rezeptoren der Familie der Neurohypophysenhormone, die Vasopressinrezeptoren, in der gleichen Weise in ihren Bindungseigenschaften von Cholesterin beeinflusst werden. Im Gegensatz dazu zeigt der Cholecystokininrezeptor Typ B keine direkte Wechselwirkung mit Cholesterin. Durch Austausch der Transmembranhelices 6 und 7 des Oxytocinrezeptors mit entsprechenden Bereichen des Cholecystokininrezeptors wurde ein Rezeptor erzeugt, der bezüglich Bindungsverhalten und Cholesterinabhängigkeit keine Unterschiede zu dem Wildtyp-Oxytocinrezeptor zeigte. Durch den Einsatz von computergestütztem 'Modeling' wurde für die Interaktion des Oxytocinrezeptors mit Cholesterin eine Stelle zwischen den Transmembranhelices 5 und 6 vorgeschlagen. Um die Verteilung des Cholesterins in der Zelle zu untersuchen, wurde ein selbst synthetisiertes, fluoreszierendes Cholesterinderivat (Fluochol) eingesetzt. Die Komplexierung in Cyclodextrinen ermöglichte die Einlagerung von Fluochol in die Plasmamembran von Zellen. Der Einstrom des Fluochol in das ER erfolgte innerhalb von Minuten und war energieunabhängig. Schließlich wurde Fluochol in Lipidtröpfchen transportiert, die in fast allen Zellen für die Speicherung überschüssiger intrazellulärer Lipide dienen. Die Tröpfchen werden aus dem endoplasmatischen Retikulum gebildet und enthalten neben Phospholipiden auch Cholesterin, das durch das Enzym ACAT mit langkettigen Fettsäuren verestert wird.

AbstractLigand binding of the oxytocin receptor is affected by cholesterol in a direct and specific manner. In contrast, the cholecystokinin receptor exhibits no direct interaction with cholesterol. This study revealed that also the other members of the family of pituitary gland hormone receptors, the vasopressin receptors, are specifically regulated by cholesterol. The exchange of transmembrane helices 6 and 7 of the oxytocin receptor with corresponding regions of the cholecystokinin receptor generated a receptor that exhibited equal ligand binding and cholesterol dependence. Additionally conducted computer modelling studies suggested a site for the oxytocin receptor-cholesterol interaction between helices 5 and 6. A fluorescent cholesterol analogue (fluochol) was synthesized to examine the distribution of cholesterol within the cell. Fluochol could be complexed with cyclodextrines which enabled the labelling of the plasma membranes of cells. The itinerary of fluochol to the endoplasmic reticulum occurred within a few minutes and was energy-independent. Finally, fluochol was transported to lipid droplets. These droplets emerge from the endoplasmic reticulum and they contain phospholipids and cholesterol that is esterified with long chain fatty acids by the enzyme ACAT