Untersuchung der Rolle von alternativem Spleißen in Langerhans-Inseln bei der Entstehung eines Typ-2-Diabetes

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Meriem Ouni; Thilo Speckmann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525802829

Durch umfassende Transkriptomanalysen von Langerhans-Inseln wurden signifikante Expressionsunterschiede zwischen Diabetes-anfälligen New Zealand Obese (NZO) und Diabetes-resistenten C57BL/6-ob/ob (ob/ob) Mäusen festgestellt sowie Diabetesgene entdeckt, die eine Rolle bei der β-Zellfunktion sowie -viabilität spielen. Hier stellen wir die Hypothese auf, dass differentielle Genexpression nicht die alleinige Ursache für Unterschiede in der Diabetes-Suszeptibilität ist, sondern eine durch alternatives Spleißen (splicing) entstehende Diversität von Protein-Isoformen dazu beiträgt. In Vorarbeiten dazu wurde u.a. eine Veränderung eines neuronalen splice-Musters in NZO-Inseln festgestellt. Diese Ergebnisse sollen in einem vierteiligen Arbeitsprogramm vertieft werden, um die Rolle von alternativem splicing bei der Entstehung eines Typ-2-Diabetes genauer zu erforschen. 1. Zunächst sollen alternative splice-Events charakterisiert werden, die zu einer Dysfunktion der Inselzellen beitragen können. Die Übertragbarkeit auf den Menschen wird anhand öffentlich zugänglicher Datensätze humaner Inselzellen überprüft. Mittels ribosome profiling untersuchen wir, inwiefern alternative Isoformen zu einer veränderten Translationsrate beitragen. Für Kandidaten, welche splicing quantitative trait loci in humanen Inselzellen aufweisen, wird weiterhin überprüft, ob funktionelle Domänen oder die intrazelluläre Lokalisation des Proteins verändert sind und ob sich dies auf die Insulinsekretion auswirkt. 2. Ferner sollen Genvarianten (SNPs) identifiziert werden, die alternatives splicing beeinflussen können. Beim Vergleich der NZO und ob/ob Mausstämme wurden zahlreiche SNPs identifiziert, die das splice-Muster maßgeblich zu beeinflussen scheinen. Deshalb soll eine genaue Analyse zur Lokalisation dieser SNPs erfolgen, auch ob und inwiefern dies regulatorische Sequenzen beeinträchtigt. Als translationaler Ansatz sollen SNPs, die sich als splicing-relevant herausstellen, mit humanen Diabetes-assoziierten SNPs verglichen werden. 3. Drittens soll geklärt werden, wie der Verlust einer neuronalen splice-Signatur in Langerhans-Inseln mit Diabetes assoziiert ist. So exprimieren β-Zellen bspw. die in Neuronen angereicherten splice-Faktoren Srrm3 und Srrm4 (serine/arginine repetitive matrix 3/4). NZO Inselzellen exprimieren jedoch deutlich weniger Srrm4, und bekannte SRRM4-regulierte Exons zeigen infolgedessen eine erhöhte Exklusionsrate. Deshalb soll untersucht werden, inwiefern dies Funktion und Überleben der β-Zelle verändert. 4. Schließlich soll der Einfluss der Epigenetik auf alternatives splicing erforscht werden. Differentiell exprimierte microRNAs sowie DNA-Methylierungsmuster in Inselzellen sollen analysiert und die Auswirkungen dieser epigenetischen Veränderungen auf splice-Events untersucht werden, insbesondere im Vergleich von NZO und ob/ob Mäusen. Ziel ist es, differentiell methylierte splice sites zu identifizieren, die ein bestimmtes splice-Event erklären können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen