Untersuchung der Funktion der Gerüstproteine Intersectin 1 und Intersectin 2 bei der Insulinsekretion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Sekretion von Insulin durch β-Zellen ist essentiell für die Glucosehomöostase. Defekte in der Insulinsekretion sind einer der Hauptfaktoren bei der Pathogenese von Typ 2 Diabetes (T2D), einem wachsenden Gesundheitsproblem. Insulin wird in Granula gelagert und bei steigenden Blutglucosekonzentrationen freigesetzt. Die Insulinsekretion erfordert eine koordinierte Abfolge von Ereignissen, vom Transport der Insulingranula zur Plasmamembran über die lokale Remodellierung des Aktin-Zytoskeletts bis hin zum Docken und Fusionieren der Granula, das anschließend durch Endozytose kompensiert werden muss, um kritische Komponenten für die nächste Sekretionsrunde zu recyceln. Obwohl unser Wissen über die Proteine, die die Insulinsekretion beeinflussen, stetig wächst, sind weiterhin viele Fragen offen. So exprimieren β-Zellen die beiden Gerüstproteine ITSN1 und ITSN2, die in Neuronen eine wichtige Rolle für die Endo- und Exozytose synaptischer Vesikel spielen. In Bezug auf β-Zellen ist jedoch noch völlig unklar, welche Funktion sie erfüllen. Da beide Proteine in T2D Patienten verringert vorliegen, ist es von besonderem Interesse aufzuklären, inwiefern dies die Funktionalität der β-Zellen verändert. Dementsprechend haben wir in diesem Projekt untersucht, wie sich der Verlust von ITSN1 und ITSN2 auf die Insulinsekretion auswirkt. ITSN1 und ITSN2 haben eine übereinstimmende Domänenstruktur, aber können beide in einer kurzen und einer langen Spleiß-Variante vorliegen, wobei nur die lange Variante ein GEF-Modul zur Aktivierung von Aktinregulatoren wie Cdc42 enthält. In β-Zellen liegt ITSN1 hauptsächlich in der kurzen Variante vor, während ITSN2 auch als lange Variante auftritt. Wie wir zeigen konnten, hat dieser Unterschied einen starken Einfluss auf die Funktion des jeweiligen Proteins in β-Zellen. Der Verlust von ITSN1 führte in Mäusen zu einer verringerten Insulinsekretion, während der Verlust von ITSN2 mit einer verstärkten Insulinsekretion einherging. Passend dazu zeigte auch die elektronenmikroskopische Untersuchung von β-Zellen ITSN1 oder ITSN2 defizienter Mäuse auffällige Unterschiede. In Abwesenheit von ITSN1 fehlte vielen Insulin-Granula das typische dunkle Innere, das auf die kristalline Form des Zink-Insulin-Komplexes zurückgeht. Derartige Veränderungen sind z.B. auch beim Verlust von Insulin-prozessierenden Enzymen beobachtet worden. Bei den ITSN2 defizienten β-Zellen fiel hingegen auf, dass weniger Insulingranula nahe an der Plasmamembran zu finden sind. Dies legt nahe, dass ITSN1 in β-Zellen gebraucht wird, um die Herstellung und/oder die Komplexbildung in den Insulingranula zu gewährleisten, vielleicht indem ITSN1 die Sortierung daran beteiligter Faktoren beeinflusst. ITSN2 dagegen scheint nötig zu sein, um zu verhindern, dass Insulingranula in zu großer Anzahl freigesetzt werden, vielleicht indem es die Regulation des Aktinzytoskeletts beeinflusst, das unter anderem als Barriere bei der Freisetzung von Insulingranula angesehen wird.
