338 KARRIERE, KÖPFE & KONZEPTE

BIOspektrum | 03.12 | 18. Jahrgang

DOI: 10.1007/s12268-012-0186-8© Springer-Verlag 2012

ó Adrenerge Rezeptoren vermitteln die zel-lulären Antworten auf die Stimulation durchdie Stresshormone Adrenalin und Noradre-nalin und stellen gleichzeitig wichtige Ziel-strukturen für häufig verwendete Arzneimit-tel dar. Ihre Funktion und ihr Ansprechen aufLiganden werden durch Polymorphismen inihrer Primärsequenz moduliert. Die zugrun-de liegenden Mechanismen sind jedoch weit-gehend unklar [1].

Wir haben die Technik des Fluoreszenz-Resonanz-Energietransfers (FRET) genutzt,

um den Einfluss der am häufigsten vorkom-menden Polymorphismen im β2-adrenergenRezeptor (β2AR) auf die Konformation desRezeptors nach Aktivierung zu untersuchen.Dafür wurden FRET-Sensoren für die β2AR-Varianten mit einem gelb fluoreszierendenProtein (YFP) sowie einem cyan fluoreszie-renden Protein (CFP) in der dritten intrazel-lulären Schleife bzw. am C-Terminus herge-stellt (Abb. 1A, B). Nach Stimulierung derβ2AR-Sensoren konnte die Aktivierung derpolymorphen Rezeptorvarianten in lebendenZellen in Echtzeit untersucht werden. Dabeibehielten die FRET-Sensoren sowohl die Bin-dungsaffinitäten der nativen Rezeptoren als

auch eine intakte Funktionalität hinsichtlichder Bildung des sekundären BotenstoffescAMP.

Die Analyse der Aktivierungskinetik ergabsehr ähnliche Geschwindigkeiten der ver-schiedenen polymorphen β2AR-Variantennach einmaliger Stimulation. Die Kinetikänderte sich jedoch nach Vorstimulation inAbhängigkeit des Vorliegens bestimmterRezeptorvarianten (Abb. 1C). So konnten wirim Vergleich zur ersten Aktivierung eineschnellere Aktivierung der effizienterenGly16-Variante des β2AR feststellen, währenddie weniger effiziente Arg16-Variante dage-gen bei einer wiederholten Stimulation lang-samer aktiviert wurde. Diese Ergebnisse las-sen auf ein polymorphismusspezifisches„Rezeptorgedächtnis“ schließen. Die Ausbil-dung der unterschiedlichen Aktivierungski-netik hing von der Interaktion des Rezeptorsmit löslichen intrazellulären Faktoren ab undbedurfte einer Phosphorylierung intrazellu-lärer Serin- und Threoninreste durch G-Pro-tein-gekoppelte Rezeptorkinasen [2].

Die Daten implizieren eine polymorphis-musabhängige Eigenschaft des β2AR, die dieAktivierungskinetik der Rezeptoren beiwiederholter Stimulation determiniert. Diesekönnte auch für die zwischen Individuen vari-ierende Ansprechbarkeit auf β-Agonisten undβ-Blocker mitverantwortlich sein. ó

Literatur[1] Ahles A, Engelhardt S (2009) Polymorphisms determinebeta-adrenoceptor conformation: implications for cardiovascu-lar disease and therapy. Trends Pharmacol Sci 30:188–93[2] Ahles A, Rochais F, Frambach T et al. (2011) A polymor-phism-specific “memory“ mechanism in the β2-adrenergicreceptor. Science Signal 4:ra53

Korrespondenzadresse:Dr. Andrea AhlesInstitut für Pharmakologie und ToxikologieTechnische Universität MünchenBiedersteiner Straße 29D-80802 MünchenTel.: 089-41403277ahles@ipt.med.tum.de

Fritz-Külz-Preis 2011 der DGPT

β-adrenerge Rezeptoren besitzen einAktivierungsgedächtnis

ANDREA AHLES

INSTITUT FÜR PHARMAKOLOGIE UND TOXIKOLOGIE, TU MÜNCHEN

Andrea AhlesJahrgang 1983. 2002–2007 Bio-medizinstudium an der Univer-sität Würzburg (B. Sc., M. Sc.).2007–2012 Promotion am DFG-Forschungszentrum für Experi-mentelle Biomedizin (Rudolf-Vir-chow-Zentrum) der UniversitätWürzburg sowie am Institut fürPharmakologie und Toxikologie

der TU München. Seit 2012 Postdoc am Institut fürPharmakologie und Toxikologie der TU München.

˚ Abb. 1: A, Schematischer Aufbau der β2AR-FRET-Sensoren. B, subzelluläre Lokalisation derβ2AR-FRET-Sensor-Varianten in HEK-293-Zellen. Konfokalmikroskopische Aufnahmen repräsenta-tiver Einzelzellen. C, oben: schematische Darstellung des experimentellen Ansatzes zur Untersu-chung der Aktivierungskinetik bei wiederholter Stimulation der β2AR-Sensoren. Mitte: Mittelwertund Standardfehler aus n = 5 monoexponentiell gemittelten Kurven der ersten und zweiten Akti-vierung. Unten: Zeitkonstanten für die erste und darauf folgende zweite Aktivierung (n = 7)(aus [2], © AAAAS).

A C

B