Untersuchungen zur Expression von Aquaporin-4 Isoformen mit Modifikation am C-Terminus im Ductus cochlearis der Ratte

Abstract

Der Wasserkanal Aquaporin-4 spielt eine zentrale Rolle im Hörprozess. Essenziell ist die Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts in den epithelialen Stützzellen des Ductus cochlearis (DC) durch ausgleichende Wasserflüsse im Rahmen der Kaliumhomöostase (Li and Verkman, 2001, Eckhard et al., 2012a). Anschaulich wird die Bedeutsamkeit des Wasserkanals bei AQP4-Knockout-Mäusen und Menschen mit Mutationen im AQP4-Gen, die eine verminderte Hörfähigkeit aufweisen (Li and Verkman, 2001, Nicchia et al., 2011). Eine spezifische Eigenschaft von AQP4 ist die Existenz multipler Isoformen (Moe et al., 2008, De Bellis et al., 2014, De Bellis et al., 2017). Immunmarkierungen des DC mit Antikörpern die eine Spezifität für den C-Terminus von AQP4 aufweisen, konnten keine Expression des Kanals in den Stützzellen des Corti-Organs zeigen (Eckhard et al., 2012b, Hirt et al., 2011, Takumi et al., 1998). Bei Verwendung eines Antikörpers mit einer Spezifität für den N-Terminus der M1-Isoform wurde jedoch auch in diesen Zellen ein Signal detektiert (Eckhard, 2012, Gleiser, 2012). Aus dieser Beobachtung resultiert der Verdacht nach einer C-terminal modifizierten AQP4-Isoform. In der vorliegenden Studie konnten über 3‘RACE-PCR, RT-PCR, TOPO-TA-Klonierung und Sequenzanalysen zwei neue, AQP4-spezifische mRNA-Transkripte mit veränderten 3‘Enden identifiziert werden. Während der Translation resultiert daraus theoretisch jeweils ein Protein, AQP4-C1X bzw. AQP4-C2X. Damit liefert diese Arbeit ein molekularbiologisches Korrelat für die Existenz von AQP4-Isoformen mit modifiziertem C-Terminus im DC der Ratte. Immunmarkierungen des DC mit neu generierten Antikörpern, die eine Spezifität gegen den C-Loop von AQP4 aufweisen, lassen spezifische Signale in den epithelialen Stützzellen des Corti-Organs erkennen. Damit festigen sich die Hinweise vorheriger Untersuchungen (Gleiser, 2012, Eckhard, 2012), dass in diesen Zellen eine spezifische, C-terminal modifizierte AQP4-Isoform exprimiert ist. Weitere Untersuchungen müssen folgen, eine pharmakologische Beeinflussung der neuen AQP4-Isoformen ist jedoch denkbar und könnte die Therapie AQP4-bedingter Schwerhörigkeit ermöglichen.