title: Über den Mechanismus der TASK-Kanal Inhibition durch G-Protein gekoppelte Rezeptoren
title: On the mechanism of TASK channel inhibition by G-Protein coupled receptors
Creators: name: Lindner, Moritz
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: G-Protein gekoppelte Rezeptoren
Phospholipase C
Hintergrund-Task
K2P potassium channels
K2P-Kaliumkanäle
Task
Medizin, Gesundheit

description: Die Hintergrund-K+-Strom leitenden
      TASK Kanäle gehören zur Familie der
      Zwei-Poren-Domänen-Kalium-Kanäle. Sie sind an der Regulation
      der neuronalen Erregbarkeit, der kardiovaskulären Homöostase
      und der endokrinen Aktivität beteiligt. Die TASK Kanal
      Aktivität wird durch Gq-Protein gekoppelte Rezeptoren (GqPCR)
      herunterreguliert. In verschiedenen Geweben ist dieser
      regulatorische Mechanismus entscheidend für die korrekte
      Organfunktion. Gut untersuchte Beispiele der GqPCR
      vermittelten TASK Inhibition sind die cholinerge Inhibition
      von IK,SO in zerebellären Körnerzellen, die
      Aldosteron-Sekretion durch Angiotensin II in
      Zona-glomerulosa-Zellen der Nebenniere und die Depolarisation
      von glatten Gefäßmuskelzellen durch Endothelin-1. Trotz
      intensiver Forschung ist der Mechanismus, der dieser
      Inhibition zugrunde liegt kaum verstanden. Es gibt starke
      experimentelle Hinweise für zwei konkurrierende Hypothesen:
      TASK Kanäle könnten entweder direkt durch die
      Gqα-Untereinheit blockiert werden, die durch
      GqPCR-Aktivierung freigesetzt wird. Alternativ könnte ihr
      Schließen direkte Konsequenz des Phospholipase C (PLC)
      vermittelten Phosphatidyl-inositol(4,5)-bis-phosphate
      (PtdIns(4,5)P2) Abbaus sein. In der vorliegenden Studie habe
      ich die Rolle des PLC-vermittelten PtdIns(4,5)P2-Abbaus im
      Prozess der TASK Kanal Regulation durch GqPCR in der intakten
      Zelle untersucht. Es wurden neu entwickelte genetisch
      kodierte schaltbare Phosphatasen genutzt, um PtdIns(4,5)P2
      spezifisch abzubauen. Zudem habe ich in die
      PtdIns(4,5)P2-Resynthese und die PLC-Aktivität eingegriffen.
      Ich konnte zeigen, dass die Blockierung der PLC die TASK
      Kanal Inhibition durch GqPCR verhindert. Jedoch bewirkt der
      Abbau des PLC-Substrats PtdIns(4,5)P2 selbst nicht die TASK
      Inhibition. Diese Ergebnisse zeigen dass PLC Aktivierung ein
      notwendiger Schritt für die TASK Kanal Inhibition ist. Zudem
      zeigen sie, dass der Abbau von PtdIns(4,5)P2 TASK nicht
      direkt inhibiert und legen daher einen der
      PtdIns(4,5)P2-Hydrolyse nachgeschalteten regulatorischen
      Mechanismus für die Inhibition der TASK Kanäle nahe.
description: Background K+ conductance TASK
      channels belong to the family of two pore domain potassium
      channels. They are involved in regulation of neuronal
      excitability, cardiovascular homeostasis and endocrine
      activity. TASK channel activity is down-regulated by
      activation Gq-protein coupled receptors (GqPCR). In various
      tissues this regulatory mechanism is crucial for proper organ
      function. Well studied examples of GqPCR mediated TASK
      channel inhibition are the cholinergic inhibition of IK,SO in
      cerebellar granule neurons, angiotensin II stimulated
      aldosterone secretion in adrenal zona-glomerulosa cells and
      vasoconstriction of the pulmonary artery by endothelin-1.
      Despite intense research, the mechanism underlying this
      inhibition remains elusive. Strong evidence exists for two
      competing hypotheses: TASK channels could be either blocked
      directly by the Gq-alpha subunit released on GqPCR
      activation, or their closure could be a direct consequence of
      Phospholipase C (PLC)-mediated
      phosphatidyl-inositol(4,5)-bis-phosphate (PtdIns(4,5)P2)
      depletion. In the present study I investigated the role of
      PLC mediated phosphoinositide cleavage in the process of TASK
      channel regulation by GqPCR in the intact cell. Recently
      developed genetically encoded switchable
      phosphoinositide-phosphatases were used to specifically
      deplete PtdIns(4,5)P2. Additionally, I interfered with
      PtdIns(4,5)P2 resynthesis and PLC activity. I found that
      blockage of PLC results in abolishment of GqPCR induced TASK
      inhibition. However depletion of the PLC substrate
      PtdIns(4,5)P2 alone was not sufficient to inhibit TASK. These
      results show that PLC activation is an indispensable step in
      TASK channel inhibition. They further demonstrate that the
      depletion of PtdIns(4,5)P2 does not directly inhibit TASK and
      therefore suggest that a regulatory mechanism downstream of
      PtdIns(4,5)P2-hydrolysis mediates TASK channel
      inhibition.