Rolle des MEK/MAPK-Signalweges bei der ATP-vermittelten Modulation der Myosinleichtkettenphosphorylierung in porcinen Endothelzellen

Abstract

Die Phosphorylierung der endothelialen Myosinleichtketten (MLK) ist ein zentraler Mechanismus für die Kontrolle des endothelialen kontraktilen Apparates und der endothelialen Schrankenfunktion. Extrazelluläres ATP reguliert die Phosphorylierung der endothelialen Myosinleichtketten durch eine Aktivierung der Ca2+-abhängigen MLK-Kinase und durch eine überwiegende Aktivierung der Ca2+-unabhängigen MLK-Phosphatase. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob die MEK/MAPK-Kaskade in den ATP-induzierten Signalwegen eingeschaltet ist. Die Phosphorylierung der p42 MAPK und die Phosphorylierung der MLK wurden dabei in kultivierten Aortenendothelzellen vom Schwein untersucht. ATP (10 µM) führte zu einer Steigerung der p42 MAPK-Phosphorylierung von basalen Werten von 17 + 3 % auf 53 + 4 %. Dieser Effekt konnte durch zwei chemisch unterschiedliche MEK-Hemmstoffe, PD 98059 (20 µM) oder U0 126 (10 µM), unterdrückt werden. Die Phosphorylierung der p42 MAPK war dabei unabhängig von dem ATP-induzierten zytosolischen Ca2+-Anstieg, da weder die Komplexierung von Ca2+ durch den Ca2+-Chelator BAPTA/AM (10 µM) noch die Hemmung des IP3-sensitiven Ca2+-Freisetzungsmechanismus aus dem Endoplasmatischen Retikulum durch Xestospongin C (3 µM) die ATP-induzierte p42 MAPK-Phosphorylierung beeinflusste. Die Wirkung von ATP auf die p42 MAPK-Phosphorylierung beruhte weder auf einer Wirkung des ATP-Abbauproduktes Adenosin noch wurde die ATP-Wirkung über Adenosin-Rezeptoren vermittelt. ATP steigerte die Aktivität der MLK-Kinase. Dieser Effekt konnte durch PD 98059 gehemmt werden. ATP steigerte ebenfalls die Aktivität der MLK-Phosphatase, welche jedoch nicht durch PD 98059 unterdrückt werden konnte. Daraus lässt sich schließen, dass der MEK/MAPK-Signalweg ein Ca2+-unabhängiger Schritt der ATP-Signaltransduktion ist, der auf die MLK-Kinase zielt, nicht jedoch auf die MLK-Phosphatase.

Phosphorylation of endothelial myosin light chains (MLC) is a key mechanism in the control of endothelial contractile machinery and barrier function. Extracellular ATP influences phosphorylation of endothelial myosin light chains by an activation of Ca2+-dependent MLC kinase and predominant activation of Ca2+-independent MLC phosphatase. Here the role of the MEK/MAPK pathway in this signaling was investigated. Phosphorylation of p42 MAPK and phosphorylation of MLC were analyzed in cultured porcine aortic endothelial cells. ATP (10 µM) increased p42 MAPK phosphorylation from basal 17 + 3 % to 53 + 4 %. This effect was suppressed in presence of the MEK inhibitors PD 98059 (20 µM) or U0 126 (10 µM). Phosphorylation of p42 MAPK was not dependent on the ATP-induced cytosolic Ca2+ rise, as it was unaltered when this was suppressed by the Ca2+ chelator BAPTA/AM (10 µM) or xestospongin C (3 µM), an inhibitor of the IP3-sensitive Ca2+ release mechanism of the endoplasmic reticulum. ATP-induced phosphorylation of p42 MAPK was not mimicked by the ATP-product adenosine nor mediated by adenosine receptors. ATP increased MLC kinase activity. This effect was blocked in presence of PD 98059. ATP also increased MLC phosphatase activity, which was not inhibited by PD 98059. The MEK/MAPK pathway is a Ca2+-independent part of the ATP signaling towards MLC kinase but not of an ATP signaling towards MLC phosphatase.