Die Funktion der Cochaperone FKBP51, FKBP52 und p23 bei der Signaltransduktion der Corticoidrezeptoren

Um die Therapiemöglichkeiten bei depressiven Störungen zu verbessern, ist die Kenntnis der molekularen Grundlagen dieser Erkrankungen notwendig. Die erhöhten basalen Cortisolwerte im Serum von depressiven Patienten und die gestörte negative Rückkopplung der HPA-Achse sind Hinweise darauf, daß die Funktionsweise der Rezeptoren für Corticoide wie Cortisol eingeschränkt ist. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Cochaperonen für die Corticoid-Signaltransduktion, insbesondere den Immunophiline FKBP51 und FKBP52, sowie p23. Für die Immunophiline wurde entdeckt, daß für ihren Beitrag zu einer effizienten Aktivierung Corticoid-abhängiger Promotoren drei Eigenschaften von Bedeutung sind: 1. Interaktion mit Hsp90, um überhaupt den Zugang zum Heterokomplex zu erhalten, 2. Wechselwirkung mit Dynein, um den nukleären Transport der Rezeptoren zu begünstigen und 3. die Peptidyl-Prolyl-Isomerase-Aktivität. Diese Postulate gründen sich auf die folgenden experimentellen Befunde: Das Immunophilin FKBP51 reduziert als Bestandteil des Heterokomplexes mit Hsp90 und den Corticoidrezeptoren sowohl die Bindungsaffinität (Denny et al., 2000) als auch die nukleäre Translokation des Glucocorticoidrezeptors (GRs) und des Mineralocorticoidrezeptors (MRs). Im Gegensatz zu seinem Homologen FKBP52 zeigt FKBP51 nur eine geringe Interaktion mit dem Motorprotein Dynein, welches für den retrograden Transport verantwortlich ist. Durch Einführung einer Punktmutation, die die Peptidyl-Prolyl-Isomerase-Aktivität inaktiviert, konnte gezeigt werden, daß FKBP51 diese Aktivität nicht für seine inhibierende Wirkung benötigt. Im Gegensatz dazu liefert die PPIase-Aktivität von FKBP52 einen aktiven Beitrag für die Funktionalität der Corticoidrezeptoren, weil die analoge Mutation in FKBP52 zur einer Hemmung der Transaktivierung und nukleären Translokation des GRs und des MRs führt. Da diese Mutante immer noch mit Dynein interagiert, ist allein die Wechselwirkung mit diesem Motorprotein offensichtlich nicht ausreichend für die volle GR-Aktivität. Des weiteren konnte gezeigt werden, daß Polymorphismen im FKBP51-Gen nicht nur mit dem Erfolg einer Antidepressivabehandlung korrelieren, sondern auch mit den Proteinmengen von FKPB51 in Lymphozyten. Schließlich wurde die Bedeutung von p23 analysiert, einem kleinen Cochaperon von Hsp90, dem aber auch eigene Chaperonaktivität zugeschrieben wurde. Durch gezielte Mutationen im p23-Protein war es möglich, seine Chaperonaktivität getrennt von seiner Cochaperon-Funktion zu untersuchen. Dabei stellte sich heraus, daß p23 für die Hemmung der GR-abhängigen Transkription nur als Hsp90-Cochaperon fungiert, weil zwar seine Interaktion mit Hsp90 für diesen Effekt notwendig war, nicht aber seine Chaperonaktivität. Um die beschriebene nukleäre Rolle von p23, die zum Zerfall von GR-Transkriptionskomplexen führt, zu untersuchen, wurde ein konstitutiv nukleärer GR verwendet. Auch hier benötigt p23 für die Hemmung des Rezeptors seine Hsp90-Interaktion, nicht aber seine Chaperonaktivität. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der Rolle von Chaperonen in der Steroid-Signaltransduktion. Darüber hinaus wurden starke Hinweise für eine mögliche Rolle von FKBP51 bei der Depression entdeckt

Differential Impact of Tetratricopeptide Repeat Proteins on the Steroid Hormone Receptors

Tetratricopeptide repeat (TPR) motif containing co-chaperones of the chaperone Hsp90 are considered control modules that govern activity and specificity of this central folding platform. Steroid receptors are paradigm clients of Hsp90. The influence of some TPR proteins on selected receptors has been described, but a comprehensive analysis of the effects of TPR proteins on all steroid receptors has not been accomplished yet.We compared the influence of the TPR proteins FK506 binding proteins 51 and 52, protein phosphatase-5, C-terminus of Hsp70 interacting protein, cyclophillin 40, hepatitis-virus-B X-associated protein-2, and tetratricopeptide repeat protein-2 on all six steroid hormone receptors in a homogeneous mammalian cell system. To be able to assess each cofactor's effect on the transcriptional activity of on each steroid receptor we employed transient transfection in a reporter gene assay. In addition, we evaluated the interactions of the TPR proteins with the receptors and components of the Hsp90 chaperone heterocomplex by coimmunoprecipitation. In the functional assays, corticosteroid and progesterone receptors displayed the most sensitive and distinct reaction to the TPR proteins. Androgen receptor's activity was moderately impaired by most cofactors, whereas the Estrogen receptors' activity was impaired by most cofactors only to a minor degree. Second, interaction studies revealed that the strongly receptor-interacting co-chaperones were all among the inhibitory proteins. Intriguingly, the TPR-proteins also differentially co-precipitated the heterochaperone complex components Hsp90, Hsp70, and p23, pointing to differences in their modes of action.The results of this comprehensive study provide important insight into chaperoning of diverse client proteins via the combinatorial action of (co)-chaperones. The differential effects of the TPR proteins on steroid receptors bear on all physiological processes related to steroid hormone activity

Tumor suppressor down-regulated in renal cell carcinoma 1 (DRR1) is a stress-induced actin bundling factor that modulates synaptic efficacy and cognition

Stress has been identified as a major causal factor for many mental disorders. However, our knowledge about the chain of molecular and cellular events translating stress experience into altered behavior is still rather scant. Here, we have characterized a murine ortholog of the putative tumor suppressor gene DRR1 as a unique stress-induced protein in brain. It binds to actin, promotes bundling and stabilization of actin filaments, and impacts on actin-dependent neurite outgrowth. Endogenous DRR1 localizes to some, but not all, synapses, with preference for the presynaptic region. Hippocampal virus-mediated enhancement of DRR1 expression reduced spine density, diminished the probability of synaptic glutamate release, and altered cognitive performance. DRR1 emerges as a protein to link stress with actin dynamics, which in addition is able to act on synaptic function and cognition