| Das Endocannabinoid-System umfasst zwei G-Protein gekoppelte Rezeptoren, die Cannabinoid-Rezeptoren 1 (CB1R) und 2 (CB2R), körpereigene Liganden (Endocannabinoide) und Enzyme, die für den Auf- und Abbau von Endocannabinoiden verantwortlich sind. Cannabinoide sind Wirkstoffe aus der Pflanze Cannabis sativa und werden seit Jahrhunderten in der Medizin wegen ihrer psychoaktiven, schmerzlindernden und entzündungshemmenden Wirkung eingesetzt. Weiters wurden auch körpereigene Moleküle (Enndocannabinoide) entdeckt und Wirkstoffe (synthetische Cannabinoide) mit Affinität zu den CB1 und/oder CB2 Rezeptoren entwickelt. Der kürzlich neu entdeckte G-Protein gekoppelte Rezeptor 55 (GPR55) wird sowohl von dem Lipid L-α-lysophosphatidylinositol (LPI), als auch von diversen CB1R Inversen Agonisten/Antagonisten – zBsp. AM251, AM281 und Rimonabant (SR141716A) - aktiviert. Rimonabant wurde als Appetitzügler und zur Rauchentwöhnung entwickelt, musste jedoch aufgrund von vermehrt auftretenden Nebenwirkungen wie Angstzuständen und Depressionen vom Markt genommen werden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich hauptsächlich mit der zellulären Regulierung von GPR55. Die Rezeptor Expression an der Zelloberfläche spielt eine wichtige Rolle in vielen physiologischen Prozessen und unterliegt daher einem genau kontrollierten Mechanismus. Ein Protein, das in die Rezeptor-Regulierung involviert ist, heißt GPCR-associated sorting protein 1 (GASP-1). In meiner Dissertation kann ich erstmals zeigen, dass GPR55 mit GASP-1 interagiert und dadurch zu den Lysosomen transportiert wird, wodurch der Rezeptor im Endeffekt abgebaut wird. Wird diese Protein – Protein-Interaktion verhindert, wird der Rezeptorabbau blockiert und der Rücktransport (Recycling) zurück an die Oberfläche verstärkt. Weiters wurde der Zusammenhang von GPR55-Degradierung und den beschriebenen Nebenwirkungen von Rimonabant in einem Mausmodell (Wildtyp (WT) und GASP-1 Knock-Out (GASP-1 KO) Mäuse) getestet. Die wiederholte Verabreichung von Rimonabant führte zur Degradierung von GPR55 in WT, aber nicht in GASP-1-KO Mäusen. Außerdem konnte ich zeigen, dass GASP-1-KO Mäuse nach chronischer Rimonabant-Behandlung ängstlicheres - und depressiveres - Verhalten zeigen als WT-Mäuse. Ich zeige hier erstmals, dass GASP-1 ein wichtiges Regulatormolekül im Abbauprozess von GPR55 in vitro und in vivo ist und dass die Interaktion von GASP-1 und GPR55 eine Rolle in den aufgetretenen Nebenwirkungen von Rimonabant spielt.
Rezeptor Heteromerisierung ist ein weiteres Konzept, die Aktivierung von Signalwegen und Rezeptorinternalisierung zu regulieren. Ich konnte zum ersten Mal zeigen, dass GPR55 und CB1-Rezeptoren heteromerisieren und dadurch die Signaltransduktion der beiden Rezeptoren beeinflusst wird. Interessanterweise bewirkt die Anwesenheit des CB1-Rezeptors eine reduzierte Transkriptionsfaktor- und ERK1/2 MAP-Kinase-Aktivierung über den GPR55 Rezeptor. Wird der CB1-Rezeptor jedoch aktiviert, kann die GPR55-Aktivität wiederhergestellt werden. Im Gegensatz dazu konnte ich beobachten, dass die Aktivität des CB1-Rezeptors in der Gegenwart von GPR55 verstärkt wird. Zusammenfassend konnte ich hier zum ersten Mal zeigen, dass der GPR55 Rezeptor mit anderen G-Protein gekoppelten Rezeptoren interagieren kann und dass die Interaktion mit dem Cannabinoid-Rezeptor 1 die Aktivierung von Signalwegen beeinflusst.
Zusammenfassend betrachtet konnte ich zeigen, dass zelluläre Prozesse von GPR55 durch mehrere Mechanismen reguliert werden können, wie (i) die Interaktion mit GASP-1 und der dadurch eingeleitete Abbau von GPR55 und (ii) die Heteromerisierung mit dem CB1-Rezeptor – und in Folge auch die gegenseitige Beeinflussung der CB1R- und GPR55-medierten Signalwege.
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