Physiologie und Pathophysiologie von Ionenkanälen
In unserer Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns schon seit längerem mit grundlegenden Mechanismen zur Aktivierung und Sensibilisierung von Ionenkanälen in neuralen und nicht-neuralen Zellen. Wir untersuchen welche, bis dato unbekannte, Rolle die Ionenkanäle im Kontext von Neurophysiologie, Inflammation und Schmerz spielen.
Projekte
Immunzellen und Nervensystem
- Expression und physiologische Bedeutung von TRPV2 in Human/Maus/Ratte in Immunzellen mit Fokus auf Makrophagen und Mastzellen
- Rolle von TRPV2 bei der Virusinfektion von myeloischen Zellen
- Funktion von TRPV2 bei der Nervenregeneration
Molekulare Pharmakologie
- Identifizierung von Bindungsstellen von TRPV2 Agonisten/Antagonisten mittels gerichteter Mutagenese, Patch-Clamp und Kryo-EM
Funktion in verschiedenen Spezies
- Herstellung von chimären Konstrukten aus Human und Ratte zur Identifizierung von Domänen, die für spezies-spezifische funktionelle Unterschiede von TRPV2 verantwortlich sind
- Bestimmung der Unterschiede in der Aminosäuresequenz von TRPV2, die ursächlich für die Schmerz- und Säuretoleranz im afrikanischen Nacktmull verantwortlich sein können
Verwendete Methoden
- Herstellung von knockout Zellen mittels CrisprCas
- Mutagenese
- Herstellung von Chimären
- Zellkultur
- Isolation von primären Zellen
- Patch-Clamp und Calcium-Imaging
- Expressions-Analyse RT-PCR, ELISA
- Western-Blot
- Fluoreszenzmikroskopie
- Phagozytose, Transmigration, Chemotaxis
Kooperationen
- Prof. Dr. Vera Moiseenkova-Bell, Department of Systems Pharmacology and Translational Therapeutics, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, United States: Strukturanalyse von TRPV2 mittels Cryo-Elektronenmikroskopie
- Prof. Dr. Tibor Rohacs, RUTGERS New Jersey Medical School, USA: Modulation von TRP-Kanälen durch Membranlipide
- Prof. Dr. Nico Lachmann, Klinik für Pädiatrische Pneumologie, Allergologie und Neonatologie, MHH: Differenzierung von TRPV2-KO Makrophagen aus humanen pluripotenten Stammzellen
- Prof. Dr. Abel Viejo Borbolla, Institut für Virologie, MHH: TRPV1 und -2 als Rezeptoren für Herpex Simplex Virus 1 und 2
- Dr. Jörg Isensee, Klinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin, Uniklinik Köln
- Dr. Silvia Merkert, LEBAO, MHH: CRISPR/Cas9 Knockout von TRPV2 in humaner pluripotenter Stammzell-Linie Phoenix
- Dr. Robert Zweigert, LEBAO, MHH: Funktion und Charakterisierung von Ionenkanäle in Kardiomyozyten, die aus humanen pluripotenten Stammzellen generierten wurden
- Prof. Dr. Jennifer Deuis, Institute for Molecular Bioscience, The University of Queensland, St. Lucia, QLD, 4072, Australia: Nav1.7 als Schmerzrezeptor
- Dr. Jeanne de la Roche, Prof. Dr. Susanne Petri, Neurophysiologie, MHH: Einzelkanal-Messung, Endosomal Patch Clamp
- PD Dr. Frank Pessler, TWINCORE, MHH: Itaconsäure und reaktive Metabolite in Makrophagen
- Dr. Caroline Perner, Klinik für Hämatologie, Hämostaseologie, Onkologie und Stammzelltransplantation, MHH: Kommunikation Nerven- und Immunzellen
Ausgewählte Publikationen
2022-2023
- Fricke, T.C., Pantke, S., Luttmann, B., Echtermeyer, F.G., Herzog, C., Eberhardt, M.J., and Leffler, A. (2023). Molecular mechanisms of MrgprA3-independent activation of the transient receptor potential ion channels TRPA1 and TRPV1 by chloroquine. Br J Pharmacol 180, 2214-2229.
- Pumroy RA, Protopopova AD, Fricke TC, Lange IU, Haug fM, Nguyen PT, Gallo PN, Sousa BB, Bernardes GJL, Yarov-Yarovoy V. Leffler A, Moiseenkova-Bell VY. (2022) Structural insights into TRPV2 activation by small molecules. Nat. Commun. 28;13(1).
- Bracke, F., Frieling, H., and Leffler, A. (2022). Antidepressants Are Poor Inhibitors of Heat-Evoked Ion Currents Mediated by TRPM2. Pharmacology 107, 472-479.
- Greite, R., Wang, L., Gohlke, L., Schott, S., Kreimann, K., Doricic, J., Leffler, A., Tudorache, I., Salman, J., Natanov, R., et al. (2022). Cell-Free Hemoglobin in Acute Kidney Injury after Lung Transplantation and Experimental Renal Ischemia/Reperfusion. Int J Mol Sci 23.
- Hage, A., de Vries, M., Leffler, A., and Stoetzer, C. (2022). Local Anesthetic Like Inhibition of the Cardiac Na(+) Channel Nav1.5 by Chloroquine and Hydroxychloroquine. J Exp Pharmacol 14, 353-365.
- Jami, S., Deuis, J.R., Klasfauseweh, T., Cheng, X., Kurdyukov, S., Chung, F., Okorokov, A.L., Li, S., Zhang, J., Cristofori-Armstrong, B., et al. (2023). Pain-causing stinging nettle toxins target TMEM233 to modulate Na(V)1.7 function. Nat Commun 14, 2442.
- Klasfauseweh, T., Israel, M.R., Ragnarsson, L., Cox, J.J., Durek, T., Carter, D.A., Leffler, A., Vetter, I., and Deuis, J.R. (2022). Low potency inhibition of Na(V)1.7 by externally applied QX-314 via a depolarizing shift in the voltage-dependence of activation. Eur J Pharmacol 925, 175013.
- Pumroy, R.A., Protopopova, A.D., Fricke, T.C., Lange, I.U., Haug, F.M., Nguyen, P.T., Gallo, P.N., Sousa, B.B., Bernardes, G.J.L., Yarov-Yarovoy, V., et al. (2022). Structural insights into TRPV2 activation by small molecules. Nat Commun 13, 2334.
- Torres, K.V., Pantke, S., Rudolf, D., Eberhardt, M.M., and Leffler, A. (2022). The coumarin osthole is a non-electrophilic agonist of TRPA1. Neurosci Lett 789, 136878.