PAM-vermittelte Signaltransduktion bei peripherer Nozizeption

PAM-mediated signal transduction in peripheral nociception

"Protein Associated with Myc" (PAM) hat aufgrund seiner enormen Größe von 510 kD und der Vielzahl an Proteinbindungsstellen das Potential viele regulatorische und physiologische Prozesse zu regulieren. Mit der Funktion a
"Protein Associated with Myc" (PAM) hat aufgrund seiner enormen Größe von 510 kD und der Vielzahl an Proteinbindungsstellen das Potential viele regulatorische und physiologische Prozesse zu regulieren. Mit der Funktion als E3-Ubiquitinligase und davon unabhängigen Proteininteraktionen reguliert es beispielsweise Prozesse der Synaptogenese und der spinalen Schmerzverarbeitung, wie auch die Regulation des Pteridin Stoffwechsels und des cAMP-Signalweges. Im Gegensatz zur spinalen Schmerzverarbeitung war eine Beteiligung von PAM an der peripheren Nozizeption bisher unbekannt und sollte im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden. Dazu wurden konditionale PAM-Knockout Mäuse generiert und charakterisiert. Zum einen wurde PAM in Vorläuferzellen von Neuronen und Gliazellen und zum anderen in allen nozizeptiven und thermorezeptiven Neuronen der Dorsalganglia und der Ganglia trigeminale deletiert. Der Knockout in Neuronen und Gliazellen führte zu einer pränatalen Letalität und unterstreicht so die Bedeutung von PAM während der Neuronenentwicklung. Mit Hilfe des spezifischen Knockouts in nozizeptiven Neuronen konnte eine Rolle von PAM bei der Regulation der thermischen Hyperalgesie gezeigt werden. Keinen Einfluss hatte die Deletion von PAM auf basale thermische und mechanische Schmerzschwellen, sowie auf Formalin-induzierte akute Schmerzen. Als potentieller Mechanismus wurde der mTOR- und der p38 MAPK-Signalweg untersucht. Dabei konnte eine Vermittlung der S1P-induzierten mTOR-Aktivierung durch PAM nachgewiesen werden und Rheb als eine Komponente dieser Aktivierung ermittelt werden. Der p38 MAPK Signalweg war in Abwesenheit von PAM konstitutiv aktiviert und einige Proteine des Rezeptortraffickings waren verstärkt exprimiert. Als ursächlich für die beobachtete verlängerte Hyperalgesie in PAM-defizienten Mäusen konnte die Unterbindung der Internalisierung des TRPV1-Rezeptors nachgewiesen werden. Dieser Effekt ist spezifisch für TRPV1, da der verwandte Ionenkanal TRPA1 durch die PAM-Deletion nicht beeinträchtigt wurde. In der vorliegenden Arbeit konnte so zum ersten Mal gezeigt werden, dass PAM in peripheren nozizeptiven Neuronen über die p38 MAPK-vermittelte Internalisierung von TRPV1 die Dauer der thermischen Hyperalgesie reguliert.
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The E3-ubiquitin ligase Protein associated with Myc (PAM) is a giant protein of 510 kDa and has the potential to regulate many signaling pathways and physiological processes through a multitude of protein binding sites. 
The E3-ubiquitin ligase Protein associated with Myc (PAM) is a giant protein of 510 kDa and has the potential to regulate many signaling pathways and physiological processes through a multitude of protein binding sites. So it is involved in many diverse processes including synaptogenesis, spinal nociceptive processing, and pteridin metabolism. In contrast to its role in spinal nociceptive processing, a possible involvement of PAM in peripheral nociception was unknown and was investigated in this thesis. For that purpose conditional PAM-knockout mice were generated and characterized. PAM was deleted in precursors of neurons and glial cells or in nociceptive and thermoceptive neurons of dorsal root ganglia (DRG). The conditional PAM-knockout in all neurons and glial cells caused a prenatal lethality which emphasized the known role of PAM in neuronal development. The conditional PAM knockout in nociceptive DRG neurons prolonged the duration of formalin-induced thermal hyperalgesia. The PAM deficiency in the DRG neurons did not affect basal thermal and mechanical pain thresholds or on formalin-induced acute pain responses. As possible underlying mechanisms for the prolonged thermal hyperalgesia the mTOR- and p38 MAPK pathway were investigated. Both pathways have been previously been shown to be regulated by PAM. In the following it was shown that S1P-induced mTOR-activation is mediated by a direct interaction of PAM and the mTOR-activator Rheb. More importantly, the p38 MAPK pathway was constitutively activated in absence of PAM and several proteins involved in receptor trafficking were upregulated indicating alterations in receptor trafficking. Indeed, it could be demonstrated that the prolonged hyperalgesia in PAM-deficient mice was p38 MAPK-dependent causing an impaired activation-induced TRPV1-internalization. This effect was specific for TRPV1, since internalization of another ion channel of the same family, TRPA1, was not affected by the PAM-deletion. Thus, for the first time it is shown that PAM regulates the duration of thermal hyperalgesia by p38 MAPK-mediated TRPV1-internalization in peripheral nociceptive neurons.
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Metadaten
Author:Sabrina Holland
URN:urn:nbn:de:hebis:30-99245
Referee:Rolf Marschalek
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2011/04/20
Year of first Publication:2010
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2011/04/04
Release Date:2011/04/20
Tag:Rezeptorinternalisierung ; p38 MAPK
GEF ; PAM; Protein associated with myc ; TRPV1 ; mTOR
SWD-Keyword:Capsaicin ; Hyperalgesie; Schmerz
HeBIS PPN:245144889
Institutes:Pharmazie
Dewey Decimal Classification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Sammlungen:Universitätspublikationen
Biologische Hochschulschriften (Goethe-Universität)
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

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