velikost textu

Modulační mechanizmy nociceptivních TRP kanálů

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Modulační mechanizmy nociceptivních TRP kanálů
Název v angličtině:
Modulatory mechanisms of nociceptive TRP channels
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
RNDr. Lenka Maršáková, Ph.D.
Id práce:
138058
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyziologie (31-152)
Program studia:
Biologie (N1501)
Obor studia:
Fyziologie živočichů (NFYZZIV)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
3. 7. 2013
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
TRPV1 receptor, TRPA1 receptor, kafr, kapsaicin
Klíčová slova v angličtině:
TRPV1 channel, TRPA1 channel, camphor, capsaicin
Abstrakt:
Detekce bolestivých podnětů na periferii a jejich transdukce do CNS je zprostředkována některými zástupci teplotně citlivých transient receptor potential (TRP) kanálů, kteří se exprimují na volných zakončeních primárních aferentních senzorických neuronů nazývaných nociceptory. Prostřednictvím TRP kanálů nociceptory vnímají nejen teplotní stimuly, ale také podněty mechanické a chemické. Ze sedmi v současnosti identifikovaných teplotně citlivých TRP kanálů jsou za detekci bolestivých teplotních podnětů zodpovědní dva teplem aktivovaní zástupci vaniloidních receptorů: TRPV1 (≥ 42 °C), TRPV2 (≥ 52 °C) a jeden chladem aktivovaný zástupce ankyrinových receptorů TRPA1 (≤ 17 °C). Tyto kanály jsou typické složitým a dosud neznámým mechanizmem působení, jejichž poznání je nezbytné k pochopení jejich komplexních funkcí v organizmu a následně pro navrhování potenciálních analgetik. Nové poznatky, které jsou náplní této studie, směřují k objasnění mechanizmů působení dvou výše zmíněných nociceptivních receptorů TRPV1 a TRPA1, se zaměřením na kafrovou a napěťovou citlivost TRPV1 a vápníkovou modulaci TRPA1 receptoru. Prvním tématem, které je v této práci diskutováno, je modulační mechanizmus kafru na TRPV1 receptor. Kafr je účinnou, v přírodě se vyskytující látkou používanou díky svým analgetickým účinkům od nepaměti. Její mechanizmus působení je však neznámý. Kafr je znám jako parciální agonista TRPV1 receptoru, plný agonista TRPV3 receptoru, ale i jako inhibitor savčího receptoru TRPA1. Působení kafru bylo v rámci této studie studováno nejen na úrovni vaniloidního receptoru typu 1, ale i na úrovni změn vlastností membrány v přítomnosti této látky. Ukázalo se, že kafr je schopen velmi rychle aktivovat TRPV1 receptor, a to prostřednictvím konformační změny krátkého helixu, který je situován uvnitř póru kanálu. Tento helix byl navržen i jako místo interakce kafru s receptorem. Stejně dobře kafr mění distribuci důležitého modulátoru vaniloidního receptoru fosfatidylinositolu-4,5- bisfosfátu na vnitřním listu membrány, což může představovat důležitý způsob modulace membránových receptorů. Z hlediska základních strukturálně funkčních vlastností byla u TRPV1 receptoru studována úloha intracelulární části S4-S5 helixů a byla porovnána funkce odpovídajících aminokyselin u dvou dalších zástupců vaniloidních receptorů, TRPV2 a TRPV3. Přestože je studovaná oblast mezi těmito zástupci vysoce konzervovaná, ukázalo se, že nabitá rezidua v této oblasti mají mezi jednotlivými zástupci odlišné funkce v jejich teplotní, napěťové a chemické citlivosti. Byla identifikována rezidua nezbytná pro napěťovou a teplotní modulaci kapsaicinem aktivovaného TRPV1 kanálu. Závěrečným tématem diskutovaným v rámci této práce je úloha distální části C - terminálního konce TRPA1 receptoru v aktivaci vápenatými ionty. TRPA1 je iontový kanál, jehož funkce je silně modulovaná ionty Ca2+, ale mechanizmus této modulace nebyl zatím uspokojivě objasněn. Na základě našich experimentálních dat usuzujeme na funkci distální domény C-konce jako vápníkového senzoru TRPA1 receptoru. Záměnami kyselých aminokyselin v této oblasti byla prokázána úloha těchto reziduí ve Ca2+-indukované potenciaci a inaktivaci tohoto kanálu. Výsledky této části předložené dizertační práce napomáhají k porozumění funkce TRPA1 receptoru v chemické nocicepci.
Abstract v angličtině:
Detection of painful stimuli in the periphery is mediated by temperature-sensitive transient receptor potential (TRP) channels which are expressed in primary afferent endings of free sensory neurons called nociceptors. TRP channels in nociceptors are involved in the detection of thermal, but also mechanical and chemical stimuli. Out of seven known types of temperature-sensitive TRP channels, three are responsible for detecting painful temperatures: vanilloid receptors TRPV1 (> 42 oC) and TRPV2 (> 52 oC) detect noxious heat, and ankyrin receptor TRPA1 detects noxious cold (< 17 oC). Better knowledge of TRP channel mechanisms of action is essential for understanding TRP channel functions and ultimately for the design of potential analgesics. New findings presented in this thesis clarify mechanisms of action of TRPV1 and TRPA1 receptors, focusing on camphor and voltage sensitivity of TRPV1 channels and calcium modulation of TRPA1 channels. The first topic discussed in this thesis is the mechanism of camphor sensitivity of TRPV1 receptor. Camphor is a naturally occurring substance known since time immemorial for its effective analgesic properties, yet its mechanism of action is not understood. Camphor is known to be a partial agonist of TRPV1 channel, a full agonist of TRPV3 channel, but also an inhibitor of TRPA1 channel. In this study we investigated the effects of camphor on TRPV1 activity, as well as camphor-induced changes in the properties of plasma membrane. We found that camphor is able to quickly activate TRPV1 channels through conformational changes in a short helix located inside the channel pore. This helix is proposed as the site of camphor interaction with the receptor. Moreover, camphor induced changes in the distribution of phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate, a minor phospholipid component of the plasma membrane and an important TRPV1 modulator. This mechanism of action can be also important for camphor-induced modulation of other PIP2-sensitive membrane receptors. In addition to camphor sensitivity of TRPV1, we have studied the function of the S4- S5 region of TRPV1. The results were compared with the function of corresponding amino acids in two other vanilloid channels, TRPV2 and TRPV3. Although the residues within the S4-S5 region are strongly conserved among TRPV channels, some of the conserved charged residues serve distinct functions in thermal, voltage, and chemical sensitivity of the different members of the TRPV family. The final topic discussed in this thesis is the role of the distal part of the C-terminal end of the TRPA1 channel in calcium-dependent modulation. TRPA1 is an ion channel whose function is strongly modulated by Ca2+ ions, but the mechanism of this modulation has not been identified. Our experimental data suggest that the C terminus of the TRPA1 receptor serves as a calcium sensor. Amino acid substitutions in this area have demonstrated the role of these residues in Ca2+-induced potentiation and inactivation. These results contribute to a better understanding of TRPA1 channel function in chemical nociception.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Lenka Maršáková, Ph.D. 4.07 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. Lenka Maršáková, Ph.D. 5.14 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Lenka Maršáková, Ph.D. 47 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Lenka Maršáková, Ph.D. 46 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Jiří Novotný, DSc. 151 kB