Funktion von cCMP und cCMP-spezifischen Signalwegen

Die purinen zyklischen Nukleotide cAMP und cGMP sind etablierte „second messenger“ und spielen bei zahlreichen (patho)physiologischen Prozessen eine essentielle Rolle. Die Existenz des pyrimidinen zyklischen Nukleotids cCMP wurde Ende der 1970er Jahre postuliert, konnte aber aufgrund der mangelnden Sensitivität der Methoden nicht eindeutig bewiesen werden. Auch das Vorkommen von spezifischen cCMP-interagierenden Proteinen, einer cCMP-spaltenden PDE oder einer cCMP-bildenden Zyklase konnte nicht bestätigt werden. Jahre später gelang es mit verfeinerten massenspektrometrischen Methoden cCMP in vitro und in vivo eindeutig nachzuweisen. Kurz darauf wurde festgestellt, dass in Bakterien sAC und sGC eine Cytidylzyklase-Aktivität aufweisen, d. h. cCMP generieren können. Vor kurzem wurde die spezifische cCMP-abbauende PDE7A1 gefunden und auch zahlreiche cCMP-interagierende Proteine, wie cAK, cGK, MRPs und HCN-Kanäle, wurden identifiziert. Diese Befunde legen die Vermutung nahe, dass cCMP als „second messenger“ an (patho)physiologischen Abläufen beteiligt ist. In der vorliegenden Arbeit wurde das Hauptaugenmerk darauf gelegt, weitere Belege für die „second messenger“-Funktion des cCMPs zu finden. Es konnte bestätigt werden, dass sowohl aufgereinigte cAK, als auch gereinigte cGKI bzw. cGKII durch cCMP aktivierbar sind. Um die physiologische Relevanz des cCMPs weiter zu untersuchen, wurden auch endogene cG-Kinasen in Gewebelysaten mit cCMP konzentrations-abhängig stimuliert. Im weiteren Verlauf der Arbeit konnte mittels cCMP-Agarose Fällungsstudien bestätigt werden, dass cGKI, cGKII und cAK Iÿ/Iÿ/IIÿ reg in verschiedenen Geweben spezifisch mit cCMP interagieren können. Desweiteren wurde MAPK als ein spezifisch cCMP-bindendes Protein identifiziert. Mithilfe von Co-Immunpräzipitationen wurde außerdem gezeigt, dass zwischen cGKIÿ bzw. cGKII und p44/42 MAPK eine Protein-Protein-Interaktion besteht. Stimulierte man die MAP-Kinase direkt mit einem cCMP-Analogon, kam es zu einer erhöhten MAPK-Phosphorylierung, welche bei Zugabe eines cAK-Inhibitors und eines PKC-Inhibitors fast vollständig gehemmt werden konnte. Um die Rolle der cGK in diesem Prozess genauer zu untersuchen, wurde mit cGK-KO-Tieren gearbeitet. Besonders in cGKII-KO-Gewebe konnte eine stark erhöhte MAPK-Phosphorylierung detektiert werden. cGKI-KO-Gewebe zeigte eine verminderte MAPK-Phosphorylierung im Vergleich zum WT-Gewebe. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass cAK und cGKI aktivierend und cGKII inhibierend auf die cCMP-vermittelte MAPK-Phosphorylierung wirken. Somit wird die p44p42 MAPK-Phosphorylierung möglicherweise (neben anderen Vorgängen) über cGMP-abhängige Kinasen reguliert, welche durch cNMPs stimuliert werden. Um eine mögliche pathophysiologische Relevanz des cCMPs genauer zu klären, wurde in Mäusen mittels LPS eine Sepsis induziert und daraufhin im Urin die cNMP-Spiegel vermessen. Hier zeigte sich die Tendenz, dass sowohl cAMP, cGMP, als auch cCMP im Laufe dieser starken Entzündungsreaktion hochreguliert werden. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass cCMP als „second messenger“ im cAK/cGK- und im MAPK-Signalweg wirken und bei (patho)physiologischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen könnte