Speziesunterschiede im organischen Kationentransporter OCT1: Vergleich der Effekte der Aminosäuren F159, W217 und D474 in OCT1 des Menschen, der Maus und der Ratte

Bolesta, Maximilian

dc.contributor.advisor	Tzvetkov, Mladen Prof. Dr.
dc.contributor.author	Bolesta, Maximilian
dc.date.accessioned	2020-11-26T11:04:22Z
dc.date.available	2020-12-16T23:50:03Z
dc.date.issued	2020-11-26
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-1500-3
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8332
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc	610	de
dc.title	Speziesunterschiede im organischen Kationentransporter OCT1: Vergleich der Effekte der Aminosäuren F159, W217 und D474 in OCT1 des Menschen, der Maus und der Ratte	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Species-specific differences of the organic cation transporter OCT1: effects of the amino acids F159, W217 and D474 in OCT1 of the human, mouse and rat	de
dc.contributor.referee	Tzvetkov, Mladen Prof. Dr.
dc.date.examination	2020-12-09
dc.description.abstractger	OCT1 ist ein integraler Membrantransporter, welcher in der Lage ist, bestimmte Substrate mit kationischen Anteilen in der Molekülstruktur über die Plasmamembran von Zellen zu transportieren. Von Wichtigkeit ist dieser Transporter für den menschlichen Organismus in der Plasmamembran der Hepatozyten, denn hier ist OCT1 an der Eliminierung körperfremder und körpereigener Substrate beteiligt. OCT1 ist polyspezifisch. Es können Substrate mit unterschiedlicher Molekülstruktur transportiert werden, jedoch führen kleinste Änderungen der Molekülstruktur des Substrates dazu, dass dieses von OCT1 nicht mehr erkannt und somit nicht mehr transportiert wird. Die Funktion von OCT1 als polyspezifischer Transporter ist Gegenstand aktueller Forschung. Wichtige Ziele sind dabei Erkenntnisse zu relevanten Aminosäuren für die Substratbindung und -translokation durch den Transporter. Diese Erkenntnisse dienen dazu, die Polyspezifität des Transporters besser zu verstehen. Dabei diente lange Zeit Oct1 der Ratte (rOct1) als Modell zum Verständnis von OCT1 des Menschen (hOCT1) und der Maus (mOct1). In dieser Arbeit wurde vergleichend das Transportverhalten der drei Spezies für fünf Substrate analysiert, nachdem analoge Aminosäuren, welche für rOct1 als Schlüsselaminosäuren für den Membrantransport identifiziert worden sind, in mOct1 und hOCT1 mutiert wurden. Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen der Mutation wichtiger Aminosäuren vergleichend gegenüberzustellen und somit rückzuschließen, inwieweit die Schlüsselaminosäuren von rOct1 auch eine wichtige Rolle in hOCT1 und mOct1 spielen. Es zeigte sich, dass analoge Mutationen wichtiger Aminosäuren in hOCT1 und mOct1 unterschiedliche Effekte erbrachten. Diese Effekte unterschieden sich wiederum von Ergebnissen an rOct1. Die Aminosäure D475 von rOct1 ist auch in hOCT1 und mOct1 wichtig für den Substrattransport und von hoher Bedeutung für dessen Kinetik. Allerdings ist der Transport durch hOCT1 komplett von D474 abhängig, wohingegen der Transport von einigen Substraten durch mOct1 auch ohne die negative Ladung von D475 erfolgen kann. Die Mutation D475N führte zu keinem Verlust des Transportes, sondern zu einem Wechsel zum Transportmodus der Art high capacity-low affinity für TEA+ und MPP+. Dies zeigt, dass mOct1 besagte Substrate anders transportiert als hOCT1. Phenylalanin auf Kodon 159 (Mensch) oder 160 (Maus) spielt eher beim Menschen als bei der Maus eine wichtige Rolle. Die Wegnahme des Benzolrestes durch eine Mutation von Phenylalanin zu Alanin führte bei hOCT1 zu drastischeren Veränderungen als bei mOct1. Die wichtige Rolle von W217/218 kann nicht sicher ausgeschlossen werden, denn die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Unterschied zum Wildtyp. Zudem wurde auch das Transportverhalten von rOct1, mOct1 und hOCT1 ohne jegliche Mutation für das Substrat Ranitidin analysiert. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich das Transportverhalten relevant zwischen rOct1, mOct1 und hOCT1 unterscheidet. Besonders interessant ist, dass der Ranitidin-Transport funktionelle Ähnlichkeiten zwischen rOct1 und hOCT1 zeigte, obwohl sich diese beiden Transporter in der Aminosäuresequenz stark voneinander unterscheiden. Der Transport dieser beiden Spezies unterschied sich aber von mOct1, obwohl die Struktur von rOct1 und mOct1 nahezu gleich ist. In Zusammenschau bestätigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass rOct1, mOct1 und hOCT1 Unterschiede im Transportmechanismus aufweisen, was sich in der unterschiedlichen Transportstärke verschiedener Substrate widerspiegelt. Eine direkte Übertragung der Ergebnisse am Tiermodell Maus/Ratte auf den Menschen ist somit nicht sinnvoll. Dies verbietet dem Kliniker in letzter Konsequenz, Ergebnisse aus Tiermodellen zur Kinetik von OCT1-Substraten auf sein zu behandelndes Patientenkollektiv zu übertragen.	de
dc.description.abstracteng	OCT1 is an integral membrane transporter that is able to transport certain substrates with cationic components in the molecular structure across the plasma membrane of cells. This transporter is important for the human organism in the plasma membrane of the hepatocytes because here OCT1 is involved in the elimination of exogenous and endogenous substrates. OCT1 is polyspecific. Substrates with different molecular structure can be transported. Nevertheless the smallest changes in the molecular structure of the substrate causes that it is no longer recognized by OCT1 and is therefore no longer transported. The function of OCT1 as a polyspecific transporter is the subject of current research. Important goals are knowledge of relevant amino acids for substrate binding and translocation by the transporter. These findings let us understand better the polyspecificity of the transporter. For a long time Oct1 in rats (rOct1) served as a model for understanding OCT1 in humans (hOCT1) and mice (mOct1). In this work, the transport behavior of the three species was compared after mutating analogous amino acids in mOct1 and hOCT1, which have been identified as key amino acids for membrane transport for rOct1. The aim of this work was to compare the effects of the mutation of important amino acids and thus to conclude to what extent the key amino acids of rOct1 also play an important role in hOCT1 and mOct1. It was shown that analogous mutations of important amino acids in hOCT1 and mOct1 produced different effects. These effects in turn differed from the results on rOct1. The amino acid D475 of rOct1 is also important in hOCT1 and mOct1 for substrate transport and of great importance for its kinetics. However, the transport by hOCT1 is completely dependent on D474 whereas the transport of some substrates by mOct1 can happen without the negative charge of D475. The mutation D475N did not lead to a loss of transport but to a change to the high capacity-low affinity transport mode for TEA+ and MPP+. This shows that mOct1 transports substrates differently than hOCT1. Phenylalanine on codon 159 (human) or 160 (mouse) is more important in humans than in mice. The removal of the benzole residue after a mutation from phenylalanine to alanine led to more drastic changes in hOCT1 than in mOct1. The important role of W217 / 218 cannot be excluded with certainty because the results showed no significant difference to the wild type. In addition, the transport behavior of rOct1, mOct1 and hOCT1 without any mutation for the substrate ranitidine was analyzed. In this work it could be shown that the transport behavior differs significantly between rOct1, mOct1 and hOCT1. It is particularly interesting that the ranitidine transport showed functional similarities between rOct1 and hOCT1 although these two transporters differ greatly from one another in the amino acid sequence. The transport of these two species differed from mOct1 although the structure of rOct1 and mOct1 is almost the same. Taken together, the results of this work confirm that rOct1, mOct1 and hOCT1 show differences in the transport mechanism, which is reflected in the different transport strengths of different substrates. A direct transfer of the results from the mouse / rat animal model to humans is therefore not allowed. Ultimately, this prohibits the clinician from transferring results from animal models on the kinetics of OCT1 substrates to the collective of patients to be treated.	de
dc.contributor.coReferee	Jarry, Hubertus Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee	Schön, Margarete Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee	Schön, Margarete Prof. Dr.
dc.subject.eng	cation	de
dc.subject.eng	transporter	de
dc.subject.eng	OCT1	de
dc.subject.eng	hOCT1	de
dc.subject.eng	mOct1	de
dc.subject.eng	rOct1	de
dc.subject.eng	Ranitidine	de
dc.subject.eng	Sumatriptan	de
dc.subject.eng	fenoterol	de
dc.subject.eng	TEA+	de
dc.subject.eng	MPP+	de
dc.subject.eng	organic	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-1500-3-6
dc.affiliation.institute	Medizinische Fakultät	de
dc.subject.gokfull	Medizin (PPN619874732)	de
dc.subject.gokfull	Pharmakologie / Toxikologie / Pharmakotherapie - Allgemein- und Gesamtdarstellungen (PPN61987550X)	de
dc.description.embargoed	2020-12-16
dc.identifier.ppn	1741284333

Dateien

Name:Dissertation_Bolesta_final_eDiss.pdf

Größe:2.776Mb

Format:PDF

Öffnen

Name:: Dissertation_Bolesta_final_eDi ...
Größe:: 2.776Mb
Format:: PDF

Öffnen

Das Dokument erscheint in:

Human- und Zahnmedizin [2872]

Zur Kurzanzeige