Molecular mechanisms of polymodal regulation of TRPA1 receptor

Abstract

The TRPA1 channel is a universal, nociception-mediating cellular sensor activated by various environmental irritants, potentially harmful physical modalities and endogenous mediators of pathophysiological processes. The polymodality of TRPA1 channel allows the activation stimuli to further enhance or suppress each other's effect. While this modulation effect has its physiological importance in promoting the protective cellular and behavioral mechanisms, it may result into the unpleasant pain-related effects accompanying the chronical pain caused by aberrant TRPA1 channel activity. In order to effectively and selectively target the synergic properties of TRPA1 modulators, while preserving the sensitivity to the environmental threads, the knowledge of the mechanisms of polymodal regulation at the molecular level are required. This doctoral thesis aims at the elucidation of three main mechanisms of TRPA1 regulation: 1) the regulation via intracellular signaling cascades and phosphorylation, 2) the interaction with membrane phospholipids and 3) the temperature-driven gating. The results presented in the thesis show that the effects of the inflammatory mediator bradykinin are decreased by the low-frequency high-induction electromagnetic field used in magnetotherapy. We have identified a residue S602...

TRPA1 kanál je univerzální buněčný nociceptivní senzor, který je aktivován celou řadou vnějších podnětů potenciálně škodlivých modalit a různých endogenních mediátorů produkovanými v důsledku patofyziologických procesů. Polymodalita TRPA1 kanálu umožňuje zesílit či zeslabit účinek aktivačního podnětu přítomností dalšího stimulu. Tento modulační efekt je zásadní pro aktivizaci ochranných buněčných a behaviorálních mechanismů, může však také vést k nežádoucím účinkům v případě chronických patofyziologických stavů způsobených nadměrnou aktivací TRPA1 kanálu. Aby bylo možné účinně a selektivně zacílit mechanismy synergických účinků TRPA1 aktivátorů a zároveň zachovat fyziologickou úlohu iontového kanálu, je nezbytné poznat mechanismy polymodální regulace TRPA1 na molekulární úrovni. Předložená disertační práce se zabývá třemi důležitými mechanismy regulace TRPA1 kanálu: 1) regulací buněčnými signálními kaskádami a fosforylací, 2) interakcí s membránovými fosfolipidy a 3) regulací aktivity změnami okolní teploty. Výsledky uvedené v disertační práci ukazují, že účinek mediátoru zánětu bradykininu je snížen stimulací nízkofrekvenčním vysoko-indukčním elektromagnetickým polem užívaným při magnetoterapii. Identifikovali jsme serin 602, jehož fosforylace může potenciálně inhibovat aktivitu TRPA1 kanálu. Dále...