Funktionelle Charakterisierung des neuronal-vesikulären Carriers SLC10A4 und Etablierung eines Slc10a4-Knockout-Mausmodells

SLC10A4 wurde im Jahre 2004 als ein neues Mitglied der SLC10-Familie identifiziert. NTCP und ASBT sind die Gründungsmitglieder der SLC10-Familie und verantwortlich für die Aufrechterhaltung des enterohepatischen Kreislaufs der GS. SLC10A4 besitzt die höchste Sequenzidentität (29,7 %) zu dem Gallensäuretransporter der Leber, NTCP. Außerdem weist SLC10A4 eine zu NTCP, ASBT und SOAT identische Membrantopologie auf, mit sieben oder neun Transmembrandomänen und einem extrazellulären N-Terminus und zytoplasmatischen C-Terminus. Jedoch handelt es sich bei SLC10A4 um ein neuronales Protein, dessen höchste Expression im Gehirn vorliegt. Auf subzellulärer Ebene wird SLC10A4 in synaptischen Vesikeln cholinerger und monoaminerger Neurone des zentralen und peripheren Nervensystems und in Mastzellen exprimiert. Das Ziel dieser Arbeit war es die bisher unbekannte Funktion von SLC10A4 zu untersuchen.
Die Zugehörigkeit zu einer Transporterfamilie und die beschriebene Lokalisation führten zu der Hypothese, dass es sich bei SLC10A4 um einen Transporter für Neurotransmitter oder deren Intermediate handeln könnte. Deshalb wurden im Rahmen dieser Arbeit, die plasmamembranständigen Neurotransmittertransporter DAT, CHT1 und SERT und die vesikulären Neurotransmittertransporter VAChT und VMAT2, als Positivkontrollen für ein funktionierendes Expressionssystem, kloniert. Nach transienter oder stabiler Transfektion in HEK293-Zellen und in Xenopus laevis Oozyten wurden Transportmessungen mit radioaktiv-markierten Kandidatensubstraten durchgeführt. Die Gallensäure TC und die Steroidsulfate DHEAS, PREGS und E1S gehören in das Substratspektrum von NTCP, jedoch nicht in das von SLC10A4. Die Neurotransmittertransporter DAT, CHT1 und SERT zeigten eine Na+-abhängige und Inhibitor-sensitive Aufnahme ihrer spezifischen Substrate und auch VMAT2 konnte in den nicht-neuronalen HEK293-Zellen charakterisiert werden. Jedoch konnte für SLC10A4 kein signifikant reproduzierbarer Transport für Dopamin, Serotonin, Noradrenalin, Histamin, Cholin, Acetat, Acetylcholin, Glutamat, Aspartat und GABA gemessen werden. Die kürzlich publizierten Daten über eine Protease-aktivierbare Transportaktivität von SLC10A4 für die GS LC und TC konnte in den SLC10A4-HEK293-Zellen nicht bestätigt werden. Überraschenderweise wurde nach langen Inkubationszeiten eine verminderte ATP-Akkumulation in SLC10A4-HEK293-Zellen festgestellt. Dieses Ergebnis bedarf einer weiteren Aufklärung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein B6.129S5-Slc10a4tm1Lex Knockout-Mausmodell etabliert und erfolgreich auf den C57BL/6 Inzuchtstamm rückgekreuzt, um Hinweise auf die physiologische Rolle von SLC10A4 zu erhalten. Die Deletion des mSlc10a4-Gens wurde auf DNA-, RNA- und Proteinebene bestätigt und das Knockout-Mausmodell steht jetzt für phänotypische Untersuchungen zur Verfügung.