AG Thor

​​​​​​Dr. Doreen Thor

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Überblick

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) sind die größte Gruppe von Membranrezeptoren und sind der Regulation fast aller physiologischen Vorgänge beteiligt. Dabei regulieren sie metabolisch relevante Prozesse wie die Hormonsekretion aus pankreatischen Inseln oder die Differenzierung und Funktion von Adipozyten. Die Expression einer großen Anzahl an GPCR konnte für diese Zellen gezeigt werden, von denen allerdings bisher nur vereinzelte Vertreter pharmakologisch adressiert werden, während für einen Großteil der vorhanden Rezeptoren die Funktion noch gänzlich unbekannt ist.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich daher mit der Charakterisierung orphaner GPCR und ihren Funktionen in pankreatischen Inseln und Adipozyten bzw. im Fettgewebe.

Dafür analysieren wir GPCR-Expressionsmuster unter physiologischen sowie pathophysiologischen Zuständen wie Typ-2 Diabetes und Adipositas. Mit Hilfe von spezifischen Zelllinien und Tiermodellen untersuchen wir die physiologische Relevanz einzelner Rezeptoren. ​

Forschung

Physiologische Relevanz von Adhäsions-GPCR auf die Entwicklung und Funktion pankreatischer Inseln

Es ist gut untersucht, dass GPCR die Hormonsekretion in pankreatischen Inseln beeinflussen können. Zudem zeigen neuere Arbeiten, dass diese Rezeptoren für die Entwicklung funktionaler Inseln essentiell sind und dabei sowohl die Differenzierung als auch die Proliferation beeinflussen.

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Expressionsanalysen zeigen, dass einige Vertreter der Familie der Adhäsions-GPCR eine hohe Expression - vergleichbar mit gut charakterisierten Rezeptoren wie dem Glucagonrezeptor oder dem muskarinischen Azetylcholinrezeptor 3 – in pankreatischen Inseln aufweisen. Über ihre Funktion, insbesondere den Einfluss auf die Insulinsekretion, war allerdings nichts bekannt.

Mit Hilfe spezifischer Zelllinien sowie primärer Zellen konnten wir zeigen, dass Rezeptoren der Latrophilin-Familie die Sekretion von Insulin unterschiedlich modulieren können. Entscheidend für die Aktivierung des Signalweges und damit dem Einfluss auf die Insulinsekretion scheint auch die exprimierte Splicevariante, insbesondere für ADGRL3/LPHN3, zu sein. Zudem sind Adhäsions-GPCR hoch in sich -entwickelnden Inseln exprimiert. Unsere Arbeit fokussiert daher auch auf die Funktion dieser Rezeptorfamilie auf die Entwicklung pankreatischer Inseln. 

Identifizierung von GPCR als Angriffspunkte für die Modulation der Fettgewebsfunktion

Auch die Funktion des Fettgewebes wird von GPCR entscheidend beeinflusst. Hier interessieren wir uns insbesondere für die Funktion von Adipozyten. Durch verschiedene Zivilisationserkrankungen wie Adipositas und Typ2 Diabetes kommt es zu einer pathophysiologischen Veränderung in der Adipozytenfunktion. Wir untersuchen, inwiefern GPCR an diesen Prozessen beteiligt sind bzw. ob Rezeptoren genutzt werden können, um die Funktion wieder herstellen zu können.

Wir nutzen zugängliche Transkriptomanalysen, um Rezeptoren zu identifizieren, die eine hohe Expression im Fettgewebe aufweisen bzw. in hypertrophen Adipozyten in ihrer Expression reguliert sind. In weiterführenden Untersuchungen klären wir den Einfluss von bisher uncharakterisierten Rezeptoren auf die Funktion von Adipozyten. Dabei konnten wir zeigen, dass ADGRG2/GPR64 signifikant reduzierte mRNA Mengen in übergewichtigen Menschen aufweist. In einem Adipozyten-Zellkulturmodell führt die Aktivierung von ADGRG2/GPR64 zu einem cAMP-Anstieg und reduziert damit die Adiponektinsekretion und Glukoseaufnahme der Fettzellen

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Entwicklung von Zellkulturmodellen für die Funktionsanalyse von GPCR

Für die Analyse der physiologischen Funktion von GPCR werden passende Modelle benötigt, die idealerweise die Eigenschaften humaner Zellen oder Zellverbünde abbilden. Dazu nutzen wir etablierte spezifische Zelllinien für pankreatische alpha- und beta-Zellen sowie für Adipozyten. Allerdings verändern sich die Zelleigenschaften beim Auftreten verschiedenster Erkrankungen wie Typ2-Diabetes oder Adipositas. Um hier passende Modelle nutzen zu können, entwickeln wir z.B ein Zellmodell für hypertrophe Adipozyten, die die Eigenschaften primärer Zellen haben. So konnten wir durch unterschiedliche Behandlungen die Fetteinlagerung stark erhöhen und durch Co-Kultivierung mit Immunzellen die bekannten Veränderungen von Adipozytenmarkern bei Adipositas nachstellen. Solche Zellkulturmodelle ermöglichen eine einfachere Untersuchung der GPCR-Eigenschaften im Vergleich zu primären Zellen. Zudem können wir diese Modelle nutzen, um die Auswirkungen einer Rezeptoraktivierung oder -inaktivierung zu testen.abb3.png

Projekte


Im Fokus unserer Forschung stehen die physiologischen Funktionen orphaner GPCR insbesondere der Familie der Adhäsions-GPCR vor allem im Bezug zur:

  • Hormonsekretion pankretischer Inseln
  • Entwicklung pankreatischer Inseln
  • Adipozytenfunktion
  • Adipogenese

Dafür nutzen wir unterschiedlichste Methoden wie:

  • Zellkulturtechniken inkl. Primärzellen
  • Signaltransduktionsanalysen
  • Biolumineszenz- und Förster(Fluoreszenz)-Resonanzenergietransfer (BRET/FRET)
  • (konfokale) Fluoreszenzmikroskopie
  • Expressionsanalysen
  • Tiermodelle

Team


  • Dr. Doreen Thor (Gruppenleiterin)
  • Isabell Kaczmarek (Doktorandin)
  • André Nguyên Dietzsch (Doktorand)
  • Christian Zieschang (Doktorand)
  • Tanya Patel (Masterstudentin)
  • Katja Ettig (techn. Mitarbeiterin)

Ehemalige Mitglieder:

  • Dr. Maxi Cöster
  • Dr. Juliane Röthe

Publikationen

Publikationen (Originalarbeiten)

  1. Kuhn C, Boeschen M, Philip M, Schöneberg T, Thor D*, Horn S* (2023). Candidate drugs associated with sensitivity of cancer cell lines with DLST amplification or high mRNA levels. Oncotarget 14:14-20.
  2. Suchý T, Kaczmarek I, Maricic T, Zieschang C, Schöneberg T, Thor D*, Liebscher I* (2021). Evaluating the feasibility of Cas9 overexpression in 3T3-L1 cells for generation of genetic knock-out adipocyte cell lines. Adipocyte. 10:631-645.
  3. Georgiadi A, Lopez-Salazar V, Merahbi RE, Karikari RA, Ma X, Mourão A, Klepac K, Bühler L, Alfaro AJ, Kaczmarek I, Linford A, Bosma M, Shilkova O, Ritvos O, Nakamura N, Hirose S, Lassi M, Teperino R, Machado J, Scheideler M, Dietrich A, Geerlof A, Feuchtinger A, Blutke A, Fischer K, Müller TD, Kessler K, Schöneberg T, Thor D, Hornemann S, Kruse M, Nawroth P, Pivovarova-Ramich O, Pfeiffer AFH, Sattler M, Blüher M, Herzig S (2021). Orphan GPR116 mediates the insulin sensitizing effects of the hepatokine FNDC4 in adipose tissue. Nat Commun.12:2999.
  4. Suchý T, Zieschang C, Popkova Y, Kaczmarek I, Weiner J, Liebing AD, Çakir M, Landgraf K, Gericke M, Pospisilik JA, Körner A, Heiker JT, Dannenberger D, Schiller J, Schöneberg T, Liebscher I*, Thor D* (2020). The repertoire of Adhesion G protein-coupled receptors in adipocytes and their functional relevance. International Journal of Obesity. 44:2124-2136.
  5. Röthe J, Kraft R, Schöneberg T, Thor D (2020). Exploring G Protein-Coupled Receptor Signaling in Primary Pancreatic Islets. Biol Proced Online. 2020 Feb 15;22:4.
  6. Knierim AB, Röthe J, Çakir MV, Lede V, Wilde C, Liebscher I, Thor D, Schöneberg T (2019). Genetic basis of functional variability in adhesion G protein-coupled receptors. Sci Rep. 9:11036.
  7. Röthe J*, Thor D*, Winkler J, Knierim AB, Binder C, Huth S, Kraft R, Rothemund S, Schöneberg T, Prömel S (2019). Involvement of the Adhesion GPCRs Latrophilins in the Regulation of Insulin Release. Cell Rep. 26:1573-1584.
  8. Prömel S, Fiedler F, Binder C, Winkler, J, Schöneberg T, Thor D (2016). Deciphering and modulating G protein signalling in C. elegans using the DREADD technology. Sci Rep. 6: 28901.
  9. Cöster M*, Wittkopf D*, Kreuchwig A, Kleinau G, Thor D, Krause G, Schöneberg T (2012). Using ortholog sequence data to predict the functional relevance of mutations in G-protein-coupled receptors. FASEB J. 26(8):3273-81.
  10. Hu J, Thor D, Zhou Y, Wang Y, McMillin SM, Liu T, Mistry R, Challiss RAJ, Costanzi S, Wess J (2011). Structural aspects of M3 muscarinic acetylcholine receptor dimer formation and activation. FASEB J. 26(2):604-16.
  11. Liebscher I, Müller U, Teupser D, Engemaier E, Engel KM, Ritscher L, Thor D, Sangkuhl K, Ricken A, Wurm A, Piehler D, Schmutzler S, Fuhrmann H, Albert FW, Reichenbach A, Thiery J, Schöneberg T, Schulz A (2011). Altered immune response in mice deficient for the G protein-coupled receptor GPR34. J Biol Chem. 286(3):2101-10.
  12. Thor D, Le Duc D, Strotmann R, Schöneberg T (2009). Luciferase activity under ligand-dependent control of a G protein-coupled receptor. BMC Biotechnol. 9(1):46.
  13. Böselt I, Römpler H, Hermsdorf T, Thor D, Busch W, Schulz A, Schöneberg T (2009). Involvement of the V2 vasopressin receptor in adaptation to limited water supply. PLoS ONE 4(5):e5573.
  14. Thor D, Schulz A, Hermsdorf T, Schöneberg T (2008). Generation of an agonistic binding site for blockers of the M3 muscarinic acetylcholine receptor. Biochem J. 412(1):103-12.

Andere Publikationen (Reviews, Monographien, Editorials)

  1. Thor D, Liebscher I (2023). Adhesion G protein-coupled receptors-Structure and functions. Prog Mol Biol Transl Sci 195:1-25.
  2. Liebscher I, Schöneberg T, Thor D (2022). Stachel-mediated activation of adhesion G protein-coupled receptors: insights from cryo-EM studies. Signal Transduct Target Ther 7(1):227.
  3. Thor D (2022). G protein-coupled receptors as regulators of pancreatic islet functionality. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res 1869(5):119235.
  4. Kaczmarek I*, Suchý T*, Prömel S, Schöneberg T, Liebscher I, Thor D (2021). The relevance of Adhesion G protein-coupled receptors in metabolic functions. Biol Chem 403(2):195-209.
  5. Jacobson KA, Delicado EG, Gachet C, Kennedy C, von Kügelgen I, Li B, Miras-Portugal MT, Novak I, Schöneberg T, Perez-Sen R, Thor D, Wu B, Yang Z, Müller CE (2020). Update of P2Y Receptor Pharmacology: IUPHAR Review:27. Br J Pharmacol 177(11):2413-2433.
  6. Morgan RK, Anderson GR, Araç D, Aust G, Balenga N, Boucard A, Bridges JP, Engel FB, Formstone CJ, Glitsch MD, Gray RS, Hall RA, Hsiao CC, Kim HY, Knierim AB, Kusuluri DK, Leon K, Liebscher I8, Piao X, Prömel S, Scholz N, Srivastava S, Thor D, Tolias KF, Ushkaryov YA, Vallon M, Van Meir EG, Vanhollebeke B, Wolfrum U, Wright KM, Monk KR, Mogha A (2019). The expanding functional roles and signaling mechanisms of adhesion G protein-coupled receptors. Ann N Y Acad Sci. 1456(1):5-25.
  7. Le Duc D, Schulz A, Lede V, Schulze A, Thor D, Brüser A, Schöneberg T (2017). P2Y Receptors in Immune Response and Inflammation. Adv Immunol. 136:85-121.
  8. Schöneberg T, Hermsdorf T, Engemaier E, Engel K, Liebscher I, Thor D, Zierau K, Römpler H, Schulz A (2007). Structural and functional evolution of the P2Y12-like receptor group. Purinergic Signal 3:255-268.
  9. Römpler H, Stäubert C, Thor D, Schulz A, Hofreiter M, Schöneberg T (2007). G protein-coupled time travel: evolutionary aspects of GPCR research. Mol Interv 7:17-25
  10. Schulz A, Römpler H, Mitschke D, Thor D, Schliebe N, Hermsdorf T, Strotmann R, Sangkuhl K, Schöneberg T (2006). Molecular basis and clinical features of nephrogenic diabetes insipidus. Expert Review of Endocrinology & Metabolism 1(6):727-741.​
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