Membrantransport von Substanzen mit ZNS-Wirkungen oder Nebenwirkungen über organische Kationentransporter
by Nicolai Kirsch
Date of Examination:2025-04-03
Date of issue:2025-02-28
Advisor:Prof. Dr. Jürgen Brockmöller
Referee:Prof. Dr. Jürgen Brockmöller
Referee:Prof. Dr. Jochen Staiger
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11124
Files in this item
Name:Kirsch_Nicolai_Dissertation_Sub.pdf
Size:3.22Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
This file will be freely accessible after 2025-05-01.
Abstract
English
In addition to simple diffusion, carrier-mediated transport represents one possibility of exchange across the blood-brain barrier. This enables selective transport across membranes and plays an essential role in the specific transport of endogenous and exogenous substances across the blood-brain barrier. According to experimental studies, many substances that can cross the blood-brain barrier are also transported via the proton-organic cation antiporter. Many questions regarding this transporter are still unanswered. In this study, the transport proteins OCT3, OCTN1, OCTN2, MATE1, MATE2-K and the largely unknown transporter SLC35G3 were analyzed. For each transporter, 102 substances were tested regarding their transport. The aim of this project was to better identify the substrate spectrum of the 6 transporters investigated. Furthermore, by comparing the transport properties of the investigated transport proteins, it should be determined to what extent the proton-organic cation antiporter can be explained by each of the six investigated transport proteins. The transport experiments were carried out on HEK293 cells each overexpressing one of the transporters. The substance concentrations were measured by chromatographic separation and subsequent mass spectrometric detection. Only a few substrates could be identified for OCTN1 and OCTN2. Several substrates were identified for the transport protein SLC35G3, but these only had low uptake ratios between 1.5 and 3-fold over the control cell line. The substrate spectra of the transport proteins OCTN1 and OCTN2, as well as MATE1 and MATE2-K, each showed a high degree of agreement. A comparison of the substrate spectra identified in the present project with the proton-organic cation antiporter suggests that this transport activity cannot be explained by one of the six transport proteins analyzed here.
Keywords: OCT3; OCTN1; OCTN2; MATE1; MATE2-K; SLC35G3; proton-organic cation antiporter
German
Eine Möglichkeit des Austauschs über die Blut-Hirn-Schranke stellt neben der einfachen Diffusion der durch Carrier vermittelte Transport dar. Dieser ermöglicht einen selektiven Transport über Membranen und spielt eine essenzielle Rolle für den Transport endogener und exogener Substanzen über die Blut-Hirn-Schranke. Viele Substanzen, die die Blut-Hirn-Schranke passieren können, werden nach experimentellen Studien über einen so genannten Protonen-Organische-Kationen-Antiporter transportiert. Bezogen auf diesen Transporter sind bis heute noch viele Fragen ungeklärt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Transportproteine OCT3, OCTN1, OCTN2, MATE1, MATE2-K und der noch weitgehend unbekannte Transporter SLC35G3 untersucht. Es wurden jeweils 102 Substanzen mit Blick auf deren Transport getestet. Im Rahmen dieser Arbeit ging es darum das Substratspektrum der 6 untersuchten Transporter besser zu charakterisieren. Des Weiteren sollte ermittelt werden, inwieweit die zuvor gemessene Aktivität des Protonen-Organische-Kationen-Antiporters durch einzelne der sechs hier untersuchten Transportproteine zu erklären ist. Die Transportexperimente wurden an HEK293 Zellen durchgeführt, die die genannten sechs Transportproteine überexprimierten. Die Substanzkonzentrationen wurden mittels chromatographischer Trennung und anschließender massenspektrometrischer Detektion gemessen. Für OCTN1 und OCTN2 konnten nur wenige Substrate identifiziert werden. Für das Transportprotein SLC35G3 konnten einige Substrate identifiziert werden, welche jedoch nur geringe Transportraten aufwiesen, mit Steigerung der Aufnahme um das 1,5- bis 3- fache. Die Substratspektren der Transportproteine OCTN1 und OCTN2, sowie MATE1 und MATE2-K zeigten jeweils eine hohe Übereinstimmung. Ein Vergleich der ermittelten Substratspektren, zu demjenigen des Protonen-Organische-Kationen-Antiporters legt nahe, dass diese Transportfunktion nicht durch eines der sechs hier untersuchten Transportproteine zu erklären ist.
Schlagwörter: OCT3; OCTN1; OCTN2; MATE1; MATE2-K; SLC35G3; Protonen-Organische-Kationen-Antiporter
