Regulation der Dual-Leucine-Zipper-Bearing Kinase durch "prädiabetische" Signale
Final Report Abstract
Diabetes mellitus ist eine chronisch progrediente Stoffwechselerkrankung und gehört zu den am stärksten weltweit zunehmenden Erkrankungen. Ursächlich für die Entstehung des Typ 2 Diabetes scheint die Adipositas mit Insulinresistenz zu sein. Zusätzlich führt Adipositas zu einer subakuten Entzündung, sodass aus verschiedenen Geweben proinflammatorische Zytokine sezerniert werden, die ihrerseits die bestehende Insulinresistenz verstärken. Jedoch führt erst die Dekompensation der Insulin produzierenden β-Zellen mit einem Verlust an Funktion und Masse zu klinisch apparenten Diabetes. In diesem Projekt konnte gezeigt werden, dass die proinflammatorischen Zytokine TNFα und IL-1β die nukleäre Translokation der Kinase DLK induzieren. Innerhalb der DLK konnte eine Kernerkennungssequenz identifiziert werden, die in verschiedenen Spezies konserviert ist. Mutation der Kernerkennungssequenz verhinderte die basale und die durch Zytokine induzierte Kernlokalisation der Kinase und die Bindung an das Kernimportprotein Importin α. Die DLK Mutanten waren katalytisch aktiv, hemmten jedoch im Gegensatz zum Wildtyp nicht die CREB abhängige Gentranskription und induzierten keine Apoptose. Somit konnte zum ersten Mal in einer Mitogen-aktivierten 3 Kinase eine funktionelle Kernerkennungssequenz identifiziert werden und gezeigt werden, dass die DLK in Abhängigkeit von ihrer subzellulären Lokalisation unterschiedliche Wirkungen hat. Für ein verbessertes Verständnis des zugrundeliegenden Mechanismus der Hemmung der CREB abhängigen Gentranskription durch die DLK, wurde die Wirkung dieser Kinase auf den CREB-Koaktivator CRTC1 (cAMP regulated transcriptional coactivator) untersucht. Hierbei zeigte sich, dass DLK die transkriptionelle Aktivität aller drei CRTC Formen hemmt. Hierzu tragen die inhibitorische Phosphorylierung von CRTC1 und die direkte Interaktion von DLK mit dem N-terminalen Ende von CRTC bei. Beide Mechanismen verhindern die nukleäre Translokation von CRTC. Um die Wirkung von DLK auf die β-Zellfunktion zu untersuchen, wurde der Effekt von DLK auf die Insulingentranskription untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von DLK zu einer Hemmung der Insulingentranskription führt. Der zugrundeliegende Mechanismus könnte die Phosphorylierung des Serin 65 des β-zellspezifischen Transkriptionsfaktors MafA sein, die zu der Degradation dieses Transkriptionsfaktors führte. Diese Aminosäure ist in MafB konserviert, sodass vermutet werden kann, dass DLK an der Regulation der β-Zellfunktion und der β-Zellentwicklung beteiligt sein könnte. Zusammengefasst lassen diese Daten vermuten, dass die Aktivierung der DLK die β-Zellfunktion und –masse vermindert und so zu der Entstehung von Diabetes mellitus beiträgt. Die Hemmung der DLK in der β-Zelle könnte so die Entwicklung von Diabetes mellitus verhindern oder verlangsamen.
Publications
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