cAMP als zentraler Botenstoff der hyperosmotischen Stressantwort in Dictyostelium discoideum

Episode von Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06 von Ludwig-Maximilians-Universität München · 6. Juli 2001

Zyklisches 3’:5’-Adenosinmonophosphat (cAMP) ist sowohl als extrazellulärer Lockstoff als auch

als intrazelluläres Signalmolekül von entscheidender Bedeutung in der Entwicklung von

Dictyostelium discoideum. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass dieser sekundäre

Botenstoff auch eine zentrale Rolle in der hyperosmotischen Stressantwort von D. discoideum

spielt. Wildtypzellen reagieren auf hyperosmotischen Stress mit einem transienten Anstieg der

intrazellulären cAMP-Konzentration, der von dem Hybridhistidinkinase-Homolog DokA abhängig

ist. DokA ist essentiell für das Überleben von D. discoideum-Zellen unter hyperosmotischen

Bedingungen. Die Osmosensitivität von dokA--Zellen beruht auf dem gestörten cAMPMetabolismus

und kann durch die transiente Zugabe eines membrangängigen cAMP-Analogs

weitgehend aufgehoben werden. Der Einfluss von DokA auf den intrazellulären cAMP-Spiegel

zeigt sich auch in ungeschockten Zellen: Während die basale cAMP-Konzentration in dokA--

Zellen reduziert ist, weisen Zellen, die die Regulator-Domäne von DokA überexprimieren, einen

erhöhten cAMP-Spiegel auf.

Basierend auf diesen Daten wurde ein Modell der Regulation des intrazellulären cAMP-Spiegels

durch DokA entwickelt. Die Regulator-Domäne von DokA wirkt hierbei als Phosphatase des

Histidin-Phosphotransferproteins RdeA, welches durch Phosphorylierung die Phosphodiesterase

RegA aktiviert. Durch die Phosphatase-Aktivität von DokA wird somit der über den RdeA/RegAPhosphorelay

gesteuerte intrazelluläre cAMP-Abbau inhibiert. Die in vitro-Dephosphorylierung

von RdeA durch die Regulator-Domäne von DokA konnte ebenso nachgewiesen werden wie die

verringerte Phosphodiesterase-Aktivität bei homologer Überexpression des DokA-Regulators. Die

Effekte dieser Überexpression auf cAMP-Haushalt und Entwicklung sind DokA-spezifisch und

von dem konservierten Aspartylrest D1567 der Regulator-Domäne abhängig.

Bei Untersuchungen zu den Effektoren der hyperosmotischen Stressantwort in D. discoideum

wurden Veränderungen in Aufbau und Zusammensetzung von Membran und Cytoskelett

beobachtet. Dabei konnten sieben Proteine identifiziert werden, die eine deutliche Translokation

bei hyperosmotischem Stress erfahren. Eine Übersicht stellt die osmoregulatorischen Signalwege

in D. discoideum dar und vergleicht die Rolle von 2-Komponenten-Systemen in der

Osmoregulation bei Eukaryoten.

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