Die hyperosmolaritätsvermittelte Induktion des nierenspezifischen Chloridkanals CLC-K1 und seiner Untereinheit Barttin wird durch die Serum und Glukokortikoid induzierbare Kinase 1 und das Tonicity-responsive Enhancer Binding Protein reguliert

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	12 April 2010
Referee:	Prof. Dr. Armin Kurtz
Date of exam:	12 March 2010
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine > Institut für Physiologie Biology, Preclinical Medicine > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Armin Kurtz
Keywords:	CLC-K1, CLCKA, Barttin, Hyperosmolarität, Dehydratation, SGK1, TonEBP, Transkriptionsfaktor
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	13652

Abstract (German)

Die Chloridkanäle CLC-K1 und CLC-K2 bzw. ihre humanen Orthologe CLCKA und CLCKB finden sich zusammen mit ihrer funktionellen Untereinheit Barttin ausschließlich in der Niere und im Innenohr. CLC-K1 ist hierbei überwiegend für die Aufrechterhaltung des kortikomedullären osmotischen Gradienten sowie für den Urin-Konzentrierungsmechanismus verantwortlich. Die Konsequenz seines Ausfalls konnte in ...

Abstract (German)

Die Chloridkanäle CLC-K1 und CLC-K2 bzw. ihre humanen Orthologe CLCKA und CLCKB finden sich zusammen mit ihrer funktionellen Untereinheit Barttin ausschließlich in der Niere und im Innenohr. CLC-K1 ist hierbei überwiegend für die Aufrechterhaltung des kortikomedullären osmotischen Gradienten sowie für den Urin-Konzentrierungsmechanismus verantwortlich. Die Konsequenz seines Ausfalls konnte in Form eines Diabetes insipidus im Mausmodell charakterisiert werden. CLC-K2 ist eine wichtige Determinante der Cloridreabsorption im Tubulus und eine Mutation in seinem Gen wurde als Bartter Syndrom III klassifiziert, welches unter anderem mit gestörter Salzrückresorption definiert ist. Trotz ihrer wichtigen Rollen in der Chloridreabsorption war bisher nur wenig über ihre physiologische Regulation bekannt. Für die beschriebene Hochregulation von CLC-K1 unter Dehydratation in vivo oder Hyperosmolarität in vitro ist bislang kein regulatorischer Mechanismus gefunden worden. Mit den Ergebnissen dieser Dissertation konnten zwei Proteine als wichtige Determinanten der CLC-K1 Regulation unter Hyperosmolarität, sei es durch Dehydratation in vivo oder durch Erhöhung der Mediumosmolarität in vitro bestimmt werden.
Die beobachtete Hochregulation CLC-K1 und Barttin Expression unter hyperosmolarer Inkubation von Zellen des distalen Tubulus, ging einher mit der Hochregulation von SGK1, welches bekannterweise durch Zellschrumpfung hochreguliert wird. Der Knockdown von SGK1 mittels siRNA, sowie die Inhibition des p38 MAPK Signalwegs durch den Inhibitor SB203580, hob die Induktion von SGK1 sowie auch die von CLC-K1 und Barttin unter Hyperosmolarität auf. Somit konnte erstmalig eine Abhängigkeit der Hochregulation von CLC-K1 und Barttin unter Hyperosmolarität von SGK1, sowie auch einem funktionellen p38 MAPK Signalweg gezeigt werden. Die physiologische Relevanz der in vitro Daten wurde zudem im Tiermodell durch Wasserentzug verifiziert. Die Regulation von CLC-K1 und Barttin durch SGK1 könnte eventuell über Phosphorylierung des PY-Motivs von Barttin verursacht sein.
Die ebenfalls beobachtete parallel zu CLC-K1 und Barttin verlaufende Hochregulation von TonEBP, sowie der von ihm abhängigen osmoprotektiven Gene unter Hyperosmolarität, wurde auf ähnliche Weise untersucht. Durch genspezifischen TonEBP Knockdown konnte eine Abhängigkeit der hyperosmolaritätsinduzierten Hochregulation von CLC-K1 und Barttin von TonEBPgezeigt werden. Über eine Genomatix Analyse wurden theoretische Bindungsstellen für TonEBP im möglichen Promotor von CLC-K1 gefunden, die über weitere Verfahren (EMSA) als funktionelle Bindungsstellen bestätigt wurden. Es konnte somit auch erstmalig für CLC-K1 und Barttin eine Abhängigkeit von TonEBP unter Hyperosmolarität gezeigt werden.
Die in dieser Dissertation beschriebenen Ergebnisse charakterisieren neue Grundlagen der CLC-K1 und Barttin Regulation unter Variation der Osmolarität und stellen damit eine fundierte Basis für weiterführende Untersuchungen dar.

Translation of the abstract (English)

The Chloride channel CLC-K1 (human ortholog CLCKA) and its subunit Barttin are exclusively found in the kidney and inner ear. A CLC-K1 knockoutmouse shows renal diabetes insipidus. Dehydration of mice leads to an upregulation of CLC-K1 mRNA expression. Despite their important roles in chloride reabsorbtion, little is known about their physiological regulation. The results of this work describe ...

Translation of the abstract (English)

The Chloride channel CLC-K1 (human ortholog CLCKA) and its subunit Barttin are exclusively found in the kidney and inner ear. A CLC-K1 knockoutmouse shows renal diabetes insipidus. Dehydration of mice leads to an upregulation of CLC-K1 mRNA expression. Despite their important roles in chloride reabsorbtion, little is known about their physiological regulation. The results of this work describe two proteins that are importantly involved in the regulation of CLC-K1 and Barttin under hyperosmolality. Hyperosmolality induced upregulation of CLC-K1 and Barttin was paralleled by upregulation of SGK1 and TonEBP. Knockdown of SGK1 and TonEBP with siRNA or by inhibition of the p38-MAPK pathway revoked the osmolality dependent induction of CLC-K1 and Barttin gene expression. For the first time it was shown, that the osmolality dependent upregulation of CLC-K1 and Barttin is regulated by the proteins SGK1 and TonEBP.

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