Aufklärung des Mechanismus des transendothelialen Fettsäuretransportes

• Antragsteller: Professor Dr. Joachim Füllekrug
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389324783

Fettsäuren und die daraus synthetisierten Lipide sind essentielle Bestandteile jeder zellulären Lebensform. Exogene Fettsäuren werden durch Transport über die Plasmamembran aufgenommen, und dies wird üblicherweise zeitnah gefolgt von deren Veresterung mit Coenzym A. Diese "Aktivierung" der Fettsäuren ist für die weitere Verstoffwechselung unabdingbar. In unseren publizierten Vorarbeiten haben wir mehrere in die zelluläre Fettsäureaufnahme involvierte Membranproteine charakterisiert, insbesondere putative Transporter (FATPs und CD36) sowie Fettsäure CoA-Ligasen. Nun möchten wir mit den dabei etablierten molekularen Werkzeugen die dringendsten ungeklärten Fragen in diesem noch sehr umstrittenem Forschungsfeld angehen, insbesondere den Zusammenhang zwischen Fettsäuretransport und Stoffwechsel. Als Modellsystem werden periphere mikrovaskuläre Endothelzellen dienen, die eine einzigartig hohe Kapazität für Fettsäureaufnahme und Transport besitzen. Die übergeordnete Kernfrage dieses Antrages ist: Welches ist der molekulare Mechanismus für den bevorzugten Transport der Fettsäuren durch das Endothel hindurch, im Gegensatz zu deren direkter Verstoffwechselung in den endothelialen Zellen? Als treibende Kräfte für den Fettsäuretransport kommen prinzipiell in Frage: Regulation durch Fettsäuretransportproteine, Konzentrationsunterschiede der Fettsäuren zwischen luminaler und abluminaler endothelialer Plasmamembran, höhere Geschwindigkeit des Transportes im Vergleich zum Stoffwechsel, und die Protektion der unveresterten Fettsäuren vor den cytosolisch orientierten CoA-Ligasen. Im Arbeitsprogramm werden diese Hypothesen überprüft und in Beziehung zueinander gesetzt. Das Expressionsniveau der Kandidatenproteine wird durch retroviral vermittelte RNA Interferenz bzw. Überexpression variiert. Immortalisierte sowie durch Primärkultur gewonnene Endothelzellen werden dann auf durchlässigen Filtern differenziert, um den Fettsäuretransport parallel zum Stoffwechsel zu bestimmen. Die aus den Hypothesen abgeleiteten konkreten Projektziele sind: 1. Aufklärung des Wirkungsmechanismus der FATP Transporter.2. Identifizierung der prägenden ursächlichen Faktoren für die hohe Geschwindigkeit des Fettsäuretransportes im Vergleich zum endothelialen Stoffwechsel.3. Untersuchung ob cytosolische Proteine oder Caveolae die freien Fettsäuren vor den verstoffwechselnden Enzymen protegieren.Zusammenfassend bieten Endothelzellen ein einzigartiges Modellsystem das hervorragend geeignet ist um grundsätzliche und wichtige Fragen zum zellulären Fettsäuretransport zu beantworten. Wir nehmen an dass unsere Ergebnisse auch relevant für den Stofftransport durch die Blut-Hirn Schranke sowie für das Verständnis weitverbreiteter Lipid assoziierter Stoffwechselerkrankungen sein werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen