Klonierung und pharmakologische Charakterisierung des humanen 5-HT_2C-Rezeptors und seiner 5-HT_2CCys23Ser-Variante

Abstract

Der 5-HT_2C-Rezeptor gehört zur Gruppe der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren und ist nur im Gehirn ausgebildet, wo er an wichtigen physiologischen und psychologischen Prozessen beteiligt ist. Verschiedene antipsychotische und antidepressive Medikamente wie Clozapin oder Fluoxetin binden an diesen Rezeptor. Die 5-HT_2C-KO-Maus entwickelt ein enormes Übergewicht in Folge eines gestörten Ernährungsverhaltens und leidet an Krampfanfällen, sowie an Schlafstörungen. Deshalb gilt der 5-HT_2C-Rezeptor als Target in der Behandlung von Schizophrenie, affektiven Störungen, Epilepsie oder Suchterkrankungen. Spezifische Agonisten werden aktuell in der Behandlung von Fettleibigkeit erprobt. Aufgrund dieser Tatsachen gelten genetische Veränderungen des Rezeptors als potentielle Ursache für neurologische oder psychiatrische Erkrankungen. Eine solche Veränderung stellt der Einzelbasenaustausch (SNP) 5-HT_2CCys23Ser dar. Dieser führt an Position 68 der kodierenden Sequenz zu einem Austausch von Guanin zu Cytosin und bedingt auf Proteinebene eine Transversion der Aminosäure Cytosin zu Serin an Position 23. Die Inzidenz dieses Polymorphismus beträgt etwa 13%.<br /> In der vorliegenden Arbeit wurde dieser SNP mit Hilfe einer pharmakologischen Bindungststudie mit dem Radioliganden [³H]Mesulergin untersucht. Mit Hilfe dieser Methode gelang es, die Expressionsdichte des Rezeptors (B_max) in der Plasmamembran und die Affinität des Radioliganden (K_D) im Vergleich zum Wildtyp (WT) zu bestimmen. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigte eine signifikante Erhöhung der Expression des Mutations-Rezeptors um 20% im Vergleich zum WT-Rezeptor. <br /> Um diese biochemisch-pharmakologische Versuche durchführen zu können wurden zuerst mittels molekularbiologischer Methoden der 5-HT_2C-Rezeptor kloniert, sowie seine 5-HT_2CCys23Ser-Variante mittels gerichteter Mutagenese generiert. Anschließend erfolgte die funktionelle Expression in transient transfizierten HEK293-Zellen. <br /> Ein weiteres Ergebnis war die Analyse einer Splice-Variante, die im Rahmen der Klonierung mehrfach gefunden wurde. Diese ist durch eine Deletion von 95 Basen gekennzeichnet und führt durch eine Verschiebung des Leserasters zur Verkürzung des Proteins von 458 AS auf 248 AS. Auch diese Variante wurde in die Bindungsstudie integriert, erwies sich aber als eine pharmakologisch inaktive Form. <br /> Um die Bedeutung der Ergebnisse abzuschätzen, wurden diese mit Assoziationsstudien verglichen. So könnte eine höhere Expression des 5-HT_2C-Rezeptors in Patienten mit dem vorliegenden SNP einen Prädiktor für Untergewicht als auch einen Protektionsfaktor für Übergewicht darstellen. Ferner scheint ein Einfluss des SNPs in der Pathogenese von affektiven Störungen zu bestehen, was Expressionsdichten dieses Rezeptors an post mortem untersuchten Gehirnen von Suizidenten, sowie eine große Assoziationsstudie zu diesem Thema zeigen. Auch eine Beteiligung an der Entwicklung von Schizophrenie ist durch die enge Verschaltung dieses Rezeptors mit dopaminergen und GABAergen Neuronen denkbar. Hierzu sind verschiedene Studien bekannt. Allerdings ist ein monokausaler Zusammenhang in der Pathogenese dieser Erkrankungen und dem Auftreten des SNPs aufgrund der heterogenen Studienlage eher unwahrscheinlich. Neben Umweltfaktoren und sozialen Faktoren scheinen v.a. weitere genetische Veränderungen mitverantwortlich zu sein. Das kürzlich beim 5-HT_2C-Rezeptor entdeckte RNA-Editing, bei dem es im Rahmen einer posttranskriptionalen Modifikation der pre-mRNA zur Ausbildung weiterer funktionell unterschiedlicher Rezeptor-Isoformen kommt, könnte eine solche genetische Veränderung darstellen. <br /> Somit ist die genaue Bedeutung des SNP 5-HT_2CCys23Ser in der Pathogenese neuronaler und psychiatrischer Erkrankungen erst durch weiterführende pharmakologische und genetische Studien möglich, die eine gleichzeitige Kopplung mehrerer genetischer Veränderungen berücksichtigen.