ELECTROCHEMICAL MEASUREMENT OF MEMBRANE CHOLESTEROL CORRELATES WITH CFTR FUNCTION AND IS HDAC6-DEPENDENT
Autoren:
Binyu Lu1, Li Li Molly Schneider2, Craig A. Hodges2, James A. Burgess3, and Thomas J. Kelley1,2
1 Department of Chemistry, Case Western Reserve University
2 Department of Pediatrics, Case Western Reserve University
3 Department of Medical, Laboratory, Imaging and Radiologic Sciences, Augusta University
Was war Ihre wissenschaftliche Fragestellung?
Wir wollten ermitteln, auf welche Art das CFTR zelluläre Ereignisse steuert. Wir wissen, dass bei Mukoviszidose der Anteil des Cholesterins in der Zellmembran erhöht ist und dass dies mit veränderten Prozessen in den Zellen zusammenhängt, die mit Entzündungsvorgängen einhergehen. Wir wollten gerne klären, wie diese Vorgänge vom CFTR gesteuert werden.
Warum ist das wichtig?
Es ist noch unklar, wie CFTR zelluläre Vorgänge beeinflusst. Wenn wir die Folgen des Funktionsverlusts des CFTR-Proteins in der Zelle besser verstehen, können wir Methoden zur Beobachtung und Verfolgung dieser Vorgänge entwickeln. Damit könnte man die Auswirkungen von therapeutischen Interventionen besser beurteilen oder sogar neue therapeutische Ansätze entwickeln.
Wie sind Sie vorgegangen?
Wir verwendeten CF-Maus-Modelle, bei denen wir die Funktion des CFTR beeinflussen konnten, um zu testen, ob die Messungen des Cholesterinanteils in der Zellmembran sich bei verbesserter CFTR-Funktion normalisierten. Der gleiche Ansatz wurde gewählt, um Messungen an primären CF-Bronchialzellen durchzuführen, die mit einem CFTR-Korrektor behandelt wurden. Außerdem behinderten wir ein Protein namens HDAC6 mit unterschiedlichen Methoden in seiner Funktion, von dem wir annahmen, dass es verantwortlich ist für die Verknüpfung zwischen CFTR und den zellulären Veränderungen bei Mukoviszidose. Zur Messung der Veränderungen beim Cholesterin verwendeten wir eine Cholesterin-empfindliche Elektrode.
Was haben Sie herausgefunden?
Wir konnten zeigen, dass sowohl die Wiederherstellung der Produktion von CFTR-Protein in einer CF-Maus als auch die Anwendung eines Korrektors in den CF-Zellen zu normalisierten Cholesterinmessungen führten, parallel zur Wiederherstellung der Funktion des CFTR-Kanalproteins. Damit ermöglicht dieses Verfahren, bei dem der Cholesterinanteil gemessen wird, eine Beurteilung der von CFTR abhängigen zellulären Regelung. Wir konnten auch zeigen, dass die Blockierung des Proteins HDCA6 den gleichen normalisierenden Effekt auf das Membrancholesterin hatte. Damit wird die Hypothese erhärtet, dass HDAC6 das Bindeglied zwischen CFTR und zellulärer Regelung ist.
Was bedeutet das, und warum muss man bei der Bewertung der Ergebnisse vorsichtig sein?
Erstens können wir mit der Messung des Cholesterinanteils in der Zellmembran die von CFTR verursachten Veränderungen in der Zelle erfassen. Das könnte nützlich sein für die Beobachtung von Veränderungen zellulärer Vorgänge bei Mukoviszidose.
Zweitens weisen diese Ergebnisse darauf hin, dassHDAC6 ein Vermittler der vom CFTR abhängigen Veränderungen in der Zellregulation ist. HDAC6 könnte sich als therapeutisches Ziel eignen, um die vom defekten CFTR verursachten Veränderungen der Zellfunktion zu unterbinden, auch wenn die CFTR-Funktion nicht vollständig korrigiert ist. Detailliertere Studien zur HDAC6-Regulation bei Mukoviszidose müssen folgen.
Wie geht es weiter?
Zukünftige Studien werden sich darauf konzentrieren, den Zusammenhang zwischen intrazellulären Veränderungen bei Mukoviszidose und den Membrancholesterin-Messungen noch genauer zu klären. Auch die Entwicklung von Hemmstoffen für HDAC6 als mögliche zusätzliche Therapieoption bei Mukoviszidose wird weiter verfolgt werden.
Übersetzung von Wilhelm Bremer, 19.01.2019
