Elektrophysiologische Charakterisierung eines Betain/GABA-Transporters

Elektrophysiologische Charakterisierung eines Betain/GABA-Transporters

Characterization of a betaine/GABA-transporter

Marc Reese

Doctoral thesis

Date of Examination: 2011-08-09

Date of issue: 2011-07-18

Advisor: Burckhardt, Birgitta-Christina Prof. Dr.

Referee: Burckhardt, Birgitta-C. Prof. Dr.

Referee: Asif, Abdul Rahman PD Dr.

Referee: Mausberg, Rainer Prof. Dr.

Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B210-3

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Abstract

English

Background: The cells in the renal medulla are exposed to high osmolarities during urine concentration. Betaine and g-aminobutyric acid (GABA) are important osmolytes which prevent cell destruction at high osmolarities. These osmolytes are transported by the betaine/GABA-transporter 1 (BGT-1) to keep the osmotic balance in the cell. This study aimed to investigate the regulation of the BGT-1. Material and methods: For the investigations messenger RNA (mRNA) coding for BGT-1 was initially injected into Xenopus laevis oocytes. After the expression of the BGT-1 protein in the oocytes cell membrane, GABA-induced rectifying currents could be recorded under different experimental conditions using the two-electrode voltage clamp technique (TEVC). Results: In a hyperosmolar milieu, the GABA-associated current is reduced and loses its potential dependence. 2-dioctanoylglycerol (DOG), an activator of the protein kinase C (PKC), inhibits the GABA-associated current at −60 mV in a time-dependent way. This inhibition of the GABA-associated current can be reversed by staurosporine. Conclusions: Activation of the PKC inhibits the GABA-associated current. To capture the precise interaction of the PKC and its subunits on the transportation modes, further studies need to be done.

Keywords: BGT-1; osmolarity; DOG; staurosporine

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Hintergrund: Die Zellen des Nierenmarks sind im Rahmen der Urinkonzentration hohen Osmolaritäten ausgesetzt. Wichtige Osmolyte, die eine Zerstörung der Zellen bei hohen Osmolaritäten verhindern, sind Betain und g-Aminoisobuttersäure (GABA), die über den Betain/GABA-Transporter 1 (BGT-1) zum osmotischen Ausgleich in die Zelle aufgenommen werden. Ziel dieser Arbeit war es, die Regulation des BGT-1 näher zu untersuchen. Material und Methoden: Für die Untersuchungen wurde zunächst eine für den BGT-1 kodierende messenger-RNS (mRNS) in Oozyten des südafrikanischen Krallenfrosches Xenopus laevis injiziert. Nach erfolgter Expression des BGT-1 Proteins in der Membran der Oozyten konnten mittels der Zwei-Elektroden-Spannungsklemmtechnik GABA-induzierte Einwärtsströme unter verschiedenen experimentellen Bedingungen registriert werden. Ergebnisse: In einem hyperosmolaren Milieu ist der GABA-assoziierte Strom reduziert und verliert seine Potenzialabhängigkeit. 2-Dioctanoylglycerol (DOG) hemmt zeitabhängig bei einem Klemmpotenzial von −60 mV den GABA-assoziierten Strom. Der Einfluss der Proteinkinase C (PKC) auf den GABA-assoziierten Strom kann durch Staurosporin aufgehoben werden. Schlussfolgerungen: Eine Aktivierung der PKC hemmt den GABA-assoziierten Strom. Um das genaue Zusammenwirken der PKC und ihrer Untereinheiten auf die Transportmodi des BGT-1 zu erfassen, müssen jedoch weitere Untersuchungen folgen.

Schlagwörter: BGT-1; Osmolarität; DOG; Staurosporin