velikost textu

Úloha metabotropních glutamátových receptorů a proteinů, které s nimi interagují, ve fyziologické signalizaci a v patologii

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:
Úloha metabotropních glutamátových receptorů a proteinů, které s nimi interagují, ve fyziologické signalizaci a v patologii
Název v angličtině:
Role of metabotropic glutamate receptors and their associated proteins in physiology and pathophysiology
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jiří Kumpošt, Ph.D.
Školitel:
doc. MUDr. Jaroslav Blahoš, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Petr Dráber, DrSc.
MUDr. Vladimír Viklický, DrSc.
Id práce:
85159
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Vývojová biologie (P1520)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
18. 10. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
metabotropní glutamátové receptory; dimerizace; GPCR; glutamátová signalizace; IL1RAPL1; mentální retardace
Klíčová slova v angličtině:
Metabotropic glutamate receptors; Dimerization; GPCR ; glutamate signalization; IL1RAPL1; Mental retardation
Abstrakt:
Abstrakt Glutamát, který je hlavním excitačním přenašečem v mozku savců, aktivuje jak ionotropní receptory tak metabotropní glutamátové receptory. Ionotropní receptory jsou zodpovědné za rychlý synaptický přenos vedoucí k depolarizaci postsynaptické membrány a vtoku Ca2+ do buňky. Metabotropní glutamátové receptory přes heterotrimerní G-proteiny modulují glutamátovou signalizaci pomocí modulace řady signálních drah. Postsynapticky lokalizované receptory z 1. skupiny mGlu receptorů (mGluR1,5) spolu s ionotropními NMDA a AMPA receptory sdílejí společný „signalosom“, tedy soubor molekul, které ovlivňují, nebo se přímo účastní signalizace glutamátových receptorů. Napojení na signalosom se liší u sestřihových variant mGluR1 včetně napojení na „scaffold“ proteiny, jako je PSD-95, organizující proteiny postsynaptické denzity. Heterodimerizace mGluR1 ve smyslu sestřihových variant je ústředním tématem této práce spolu se studiem role nedávno objeveného proteinu IL1RAPL1 (interleukin-1 receptor accessory protein-like 1) v organizaci postsynaptického signalosomu. mGluR1 má u člověka minimálně dvě sestřihové varianty - mGluR1a a mGluR1b. Pomocí biochemických, imunocytochemických a funkčních testů jsme ukázali, že v heterologním expresním systému jsou heterodimery mGluR1a/1b povrchově exprimované a že tyto receptory jsou plně funkční. Dále se nám podařilo ukázat, že dlouhá varianta mGluR1a má chaperonový efekt pro transport krátké varianty mGluR1b. Rozdílné nitrobuněčné C-konce, které jediné odlišují mGluR1a od mGluR1b, tedy nebrání vzniku funkčních heterodimerů. Heterodimerizace mGlu receptorů poskytuje doposud netušené možnosti, jak může být zvýšena funkční variabilita té části glutamátové signalizace, která vede přes metabotropní glutamátové receptory. V druhé části práce se nám podařilo identifikovat některé MAGUK (membrane-associated guanylate kinase) proteiny plnící ústřední roli v organizaci trojrozměrné struktury postsynaptické denzity, jako interakční partnery IL1RAPL1. Na nejlépe prozkoumaném MAGUK proteinu, PSD-95, jsme s využitím dvouhybridních testů, biochemických a imunocytochemických metod charakterizovali jednotlivé domény, které jsou zodpovědné za interakci IL1RAPL1 a PSD-95. Ukázalo se, že IL1RAPL1 reguluje lokalizaci PSD-95 v postsynaptických denzitách a tím pravděpodobně zásadním způsobem ovlivňuje sílu synaptického přenosu, synaptickou plasticitu a množství vlastních glutamátergních synapsí v hipokampu. Ztráta regulace PSD-95 řízená IL1RAPL1 může být zodpovědná za rozvoj mentální retardace u jedinců, kteří jsou nositeli různých mutací v genu IL1RAPL1.
Abstract v angličtině:
Summary of the thesis Glutamate is a main excitatory neurotransmitter in the brain of mammals, which activates both ionotropic and metabotropic glutamate receptors. Ionotropic receptors are responsible for fast synaptic transmission leading to membrane depolarization and Ca2+ influx into the cell. On the other hand mGlu receptors play an important role in regulation of the transmission via heterotrimeric G-proteins and activation of various signaling pathways. Postsynaptically localized group I mGlu receptors (mGluR1, 5) together with ionotropic NMDA and AMPA receptors share common large receptor signaling complexes, or signalosome facilitating glutamate signal transductions. Individual mGluR1 splice variants are differently associated with signalosome including scaffold proteins like PSD-95 which organize postsynaptic density (PSD). Heterodimerization of different mGluR1 splice variants is a focal point of my thesis together with investigation of recently discovered protein IL1RAPL1 (interleukin-1 receptor accessory protein-like 1) and its role in organization of postsynaptic signalosome. Using biochemical, immunocytochemical and functional assays we showed heterodimers of mGluR1a/1b were expressed on the plasma membrane and that heterodimers are fully functional in the recombinant system. Next we showed that the long splice variant mGluR1a had a chaperon effect on cell surface targeting of the short mGluR1b. C-termini that distinguish between the mGluR1a and mGluR1b do not prevent heterodimerization of functional receptors. Heterodimerization of mGlu receptors offers new possibilities for increasing functional variability of glutamate signaling that facilitate metabotropic receptors. In the second part of the thesis we successfully identified several MAGUK (membrane associated guanylate kinase) proteins as proteins interacting with IL1RAPL1. MAGUK proteins play an important role in organizing of a three dimensional protein structure in PSD. Next we concentrated on the well-known PSD-95 protein. Using Y2H tests, biochemical and immunocytochemical methods we characterized individual domains of both IL1RAPL1 and PSD-95 that were responsible for detected interaction. We showed that IL1RAPL1 regulates PSD-95 localization in postsynaptic densities, thereby probably fundamentally influence strength of synaptic transmission, synaptic plasticity and number of glutamatergic synapses in hippocampus. Loss-of-function mutation in IL1RAPL1 gene can be responsible for mental retardation via dysregulation of PSD-95 in patients with mutated IL1RAPL1.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jiří Kumpošt, Ph.D. 4.94 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jiří Kumpošt, Ph.D. 19 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jiří Kumpošt, Ph.D. 8 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Petr Dráber, DrSc. 103 kB
Stáhnout Posudek oponenta MUDr. Vladimír Viklický, DrSc. 120 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 780 kB