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Untersuchung der Bedeutung von Purinorezeptoren vom Typ P2X für die Funktion von Leukozyten

Adenosintriphosphat (ATP) ist nicht nur ein intrazellulärer Energielieferant, es wird auch von Nervenendigungen als Transmitter sowie unter pathophysiologischen Bedingungen wie Blutgerinnung, Hypoxie und Entzündung von vielen Zellen in den Extrazellulärraum freigesetzt. P2X-Purinorezeptoren sind Kationenkanäle der Zellmembran, die durch extrazelluläres ATP geöffnet werden. Sie werden von den meisten Geweben (z.B. Muskelzellen, Endothelzellen, Nervenzellen, Leukozyten) des menschlichen Körpers exprimiert.

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie das Roux-Programm der Medizinischen Fakultät, wird in Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen (z.B. Arbeitsgruppe von Prof. Dr. G. Schmalzing (RWTH Aachen)) die Funktion von purinergen Rezeptoren (P2X4, P2X7) mittels molekularbiologischer Techniken, Spannungsklammertechnik (Ganzzell, Einzelkanal), und fluoreszenzoptischer Methoden untersucht. Die Funktion von P2X-Rezeptoren in Lymphozyten und Makrophagen wird mittels elektrophysiologischer Methoden und fluoreszenzoptischer Messung der intrazellulären Ca2+- und Na+-Konzentration am Einzelzellmessplatz sowie am Durchflußzytometer (FACS) untersucht. Zum Einsatz kommen außerdem molekularbiologische und biochemische Methoden, um die Interaktion des Antigen-Rezeptors sowie anderen Ionenkanälen mit P2X-Rezeptoren hinsichtlich der Funktionssteuerung von Leukozyten zu untersuchen. 

Abb.1: P2X7-abhängige, durch extrazelluläre Applikation von ATP ausgelöste Einzelkanalströme.

 

Wesentliche Veröffentlichungen der letzten Jahre 

Electrophysiological characterisation of human keratinocytes using the patch clamp technique D. Wohlrab, J. Wohlrab, F. Markwardt Exp. Dermatol. 9 (2000), 219-223 PubMed

Antagonism by the suramin analogue NF279 on human P2X1 and P2X7 receptors
 M. Klapperstück, C. Büttner, P. Nickel, G. Schmalzing, G. Lambrecht, F. Markwardt
 Eur. J. Pharmacol. 387 (2000), 245-252 
PubMed

Block by extracellular Mg2+ of single human purinergic P2X4 receptor channels expressed in human embryonic kidney cells
 Y.A. Negulyaev, F. Markwardt
 Neuroscience Lett. 279 (2000), 165-168 
PubMed

Characteristics of P2X7 receptors from human B lymphocytes expressed in Xenopus oocytes
 M. Klapperstück, C. Büttner, T. Böhm, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Biochim. Biophys. Acta 1467 (2000), 444-456 
PubMed

Sodium block and depolarisation diminish P2Z-dependent Ca2+ entry in human B lymphocytes
 M. Löhn, M. Klapperstück, D. Riemann, F. Markwardt
 Cell Calcium 29 (2001), 395-408 
PubMed

Functional evidence of distinct ATP activation sites at the human P2X7 receptor.
 
M. Klapperstück, C. Büttner, G. Schmalzing, F. Markwardt
 J. Physiol. Lond. 534 (2001), 25-35 PubMed

Characteristics of P2X7 receptors from human lymphocytes expressed in Xenopus oocytes
 F. Markwardt
 Drug Dev. Res. 53 (2001), 77-82 
Abstract

A large conductance [Ca2+]i-independent K+ channel expressed in HaCaT keratinocytes
 
V.H. Nguyen, F. Markwardt
 Exp. Dermatol. 11 (2002), 319-326 
PubMed

Desynchronizing effect of the endothelium on intracellular Ca2+ concentration dynamics in vascular smooth muscle cells of rat mesenteric arteries
 M. Sell, W. Boldt, F. Markwardt
 Cell Calcium 32 (2002), 105-120 
PubMed

The Glu496Ala polymorphism of the human P2X7 receptor does not affect its electrophysiological phenotype
 W. Boldt, M. Klapperstück, C. Büttner, S. Sadtler, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Am. J. Physiol. Cell Physiol. 284 (2003), C749-C756 PubMed

NF449, a novel picomolar potency antagonist at human P2X1 receptors
 M. Hülsmann, P. Nickel, M. Kassack, G. Schmalzing, G. Lambrecht, F. Markwardt
 Eur. J. Pharmacol. 470 (2003), 1-7
 PubMed

Dissecting individual current components of co-expressed human P2X1 and P2X7 receptors
 
C. Seyffert, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Current topics in Medical Chemistry 4 (2004), 1719-1730 
PubMed

Characterization of large conductance Ca2+-dependent and -independent K+-channels in human keratinocytes
 E. Ivanchenko, F. Markwardt
 Skin Pharmacol. Physiol.
 18 (2005), 115-122 PubMed

Kinetics of P2X7 receptor-operated single channels currents
 T. Riedel, I. Lozinsky, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Biophys. J. 92 (2007), 2377-2391 
PubMed

Influence of extracellular monovalent cations on pore and gating properties of P2X7 receptor-operated single channels currents
 T. Riedel, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Biophys. J. 93 (2007), 846-858 PubMed

Activation kinetics of single P2X receptors
 F. Markwardt
 Purinergic Signal. 3 (2007), 249-253 
PubMed

The P2X7 carboxyl tail is a regulatory module of P2X7 receptor channel activity
 D. Becker, R. Woltersdorf, W. Boldt, S. Schmitz, U. Braam, G. Schmalzing, F. Markwardt
 J. Biol. Chem. 283 (2008), 25725-25734 
PubMed

Sphingosine-1-phosphate receptors stimulate macrophage plasma membrane actin assembly via ADP release, ATP synthesis and P2X7 receptor activation 
 M.P. Kuhnel, M. Reiss, P. Anand, I. Treede, D. Holzer, E. Hoffmann, M. Klapperstueck, T. Steinberg, F. Markwardt, G. Griffiths
 J. Cell Sci. (2009), 122, 505-512 PubMed

The orally active anti-hyperglycemic drug b-guanidinopropionic acid is transported by the human proton-coupled amino acid transporter hPAT1
 L. Metzner, M. Dorn, F. Markwardt, M. Brandsch
 Mol. Pharmac. 6 (2009), 1006-1011 PubMed

The role of N-glycosylation in transport function and surface targeting of the human solute carrier PAT1
 M. Dorn, M. Jaehme, M. Weiwad, F. Markwardt, R. Rudolph, M. Brandsch, E. Bosse-Doenecke
 FEBS Letters 583 (2009), 1631-1636
 PubMed

Methodological aspects of measuring absolute values of membrane potential in human cells by flow cytometry.
 
Klapperstück T, Glanz D, Klapperstück M, Wohlrab J.
 Cytometry A. 75 (2009) 593-608 PubMed

Identification of a disulfide bridge essential for transport function of the human proton- coupled amino acid transporter hPAT1
 M. Dorn, M. Weiwad, F. Markwardt, 
L. Metzner, R. Rudolph, M. Brandsch, E. Bosse-Doenecke
 J. Biol. Chem. 284 (2009) 22123-22132 PubMed

The bioactive dipeptide anserine is transported by human proton-coupled peptide transporters 
 S. Geissler, M. Zwarg, I. Knütter, F. Markwardt, M. Brandsch

 FEBS J. 277 (2010) 790-795 PubMed

Transport of the advanced glycation end products alanylpyrraline and pyrralylalanine by the human proton-coupled peptide transporter hPEPT1
 S. Geissler, M. Hellwig, M. Zwarg, F. Markwardt, T. Henle, M. Brandsch
 J. Agric. Food Chem. 58 (2010) 2543-2547 
PubMed

Effects of protons on macroscopic and single-channel currents mediated by the human P2X7 receptor
 B. Flittiger, M. Klapperstück, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Biochim. 
Biophys. Acta Biomembranes 1798 (2010) 947-957 PubMed

Trophic activity of a naturally occurring truncated isoform of the P2X7 receptor.
 Adinolfi E, Cirillo M, Woltersdorf R, Falzoni S, Chiozzi P, Pellegatti P, Callegari MG, Sandonà D, Markwardt F, Schmalzing G, F. Di Virgilio
 FASEB J. 24 (2010), 3393-3404 PubMed

TMEM16A(a)/anoctamin-1 shares a homodimeric architecture with CLC chloride channels
 G. Fallah, T. Römer, U. Braam, S. Detro-Dassen, F. Markwardt, G. Schmalzing
 Mol. 
Cell. Proteomics 10 (2011), M110.004697 PubMed

Synthesis and intestinal transport of the iron chelator maltosine in free and dipeptide form
 S. Geissler, M. Hellwig, F. Markwardt, T. Henle, M. Brandsch,M.
 J. Agric. Food Chem. 78 (2011),
 75-82 PubMed

The effect of anions on the human P2X7 receptor
 C. Kubick, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Biochim. 
Biophys. Acta Biomembranes 1808 (2011), 2913-22 PubMed

Salt bridge switching from Arg290/Glu167 to Arg290/ATP promotes the closed-to-open transition of the P2X2 receptor
 R. Hausmann, J. Gunther, A. Kless, D. Kuhlmann, M.U. Kassack, G. Bahrenberg, F. Markwardt, G. Schmalzing
 Mol. Pharmacol. 83 (2013),
 73-84 PubMed

Transport of the areca nut alkaloid arecaidine by the human proton-coupled amino acid transporter 1 (hPAT1)
 V. Voigt, L. Laug, K. Zebisch, I. Thondorf, F. Markwardt, M. Brandsch
 J. Pharm. Pharmacol. 65 (2013), 582-590 PubMed

Calibration procedures for the quantitative determination of membrane potential in human cells using anionic dyes
 T. Klapperstück, D. Glanz, S. Hanitsch, M. Klapperstück, F. Markwardt, J. Wohlrab
 Cytometry A 
83 (2013), 612-626 PubMed

Effects of insulin on norepinephrine- and acetylcholine-induced membrane currents of pinealocytes from healthy Wistar and type 2 diabetic GK rats
 A. Klemenz, S. Wolgast, R. Hanitzsch, F. Markwardt, E. Peschke
 Cell Tissue Res. 355 (2014), 437-446 
PubMed

Activation of ATP secretion via volume-regulated anion channels by sphingosine-1-phosphate in RAW macrophages
 P. Burow, M. Klapperstück, F. Markwardt
 Pflügers Arch. (2015), 467, 1215-1226 
PubMed

When S1P meets ATP
 
P. Burow, F. Markwardt
 Channels 8 (2014), 385-386 PubMed

Homodimeric anoctamin-1, but not homodimeric anoctamin-6, is activated by calcium increases mediated by the P2Y1 and P2X7 receptors
 M. Stolz, M. Klapperstück, T. Kendzierski, S. Detro-Dassen, A. Panning, G. Schmalzing, F. Markwardt
 Pflügers Arch. 467 (2015), 2121-2140, 
PubMed

Inhibition of antigen receptor-dependent Ca2+ signals and NF-AT activation by P2X7 receptors in human B lymphocytes A. Pippel, B. Beßler, M. Klapperstück, F. Markwardt Cell Calcium  57 (2015), 275-289, PubMed

 

Kontakt

Prof. Dr. Fritz Markwardt


Dr. Manuela Klapperstück

MTA Monika Schmidt

Dipl.-Biochem. Anja Pippel

Promotionsthemen:
Promotionsbörse der Medizinischen Fakultät Halle