Dokument: Molekulare Mechanismen der Insulinresistenz: Serin-Phosphorylierung von IRS-1

Titel:	Molekulare Mechanismen der Insulinresistenz: Serin-Phosphorylierung von IRS-1
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3092
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20050511-001092-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Sommerfeld, Mark Rudolf [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,49 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Eckel, Jürgen [Gutachter] Prof. Dr. Riesner, Detlev [Gutachter]
Stichwörter:	Diabetes mellitus, Typ 2 Diabetes, molekulare Mechanismen, Insulinresistenz, Insulin-Signaltransduktion, IRS-1, Serin-Phosphorylierung, Tyrosin-PhosphorylierungDiabetes mellitus, type 2 diabetes, molecular mechanism, insulin resistance, insulin signaling, IRS-1, serine phosphorylation, tyrosine phosphorylation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	Diabetes mellitus wurde lange als Krankheit mit geringer Bedeutung für die Weltgesundheit eingeschätzt. Über die letzten beiden Dekaden wurde jedoch eine explosive Zunahme an diagnostizierten Diabetespatienten weltweit beobachtet, derzeit nimmt diese Krankheit daher einen Platz als eine der Hauptbedrohungen für die menschliche Gesundheit im 21. Jahrhundert ein. Etwa 95% aller Patienten weltweit leiden an Typ 2 Diabetes, welcher durch eine verminderte Insulinwirkung, der so genannten Insulinresistenz peripherer Gewebe und einer abnormalen kompensatorischen Insulinsekretion charakterisiert ist. Für die Entwicklung neuer Therapieansätze des Typ 2 Diabetes ist daher das genaue Verständnis der molekularen Mechanismen der Insulinwirkung und der Veränderungen bei der Insulinresistenz in der Zelle essentiell. Eine Hauptrolle in der Signalweiterleitung des Insulinsignals und möglicherweise an dessen Dysregulation in der Zelle spielen die Insulinrezeptorsubstrat-(IRS)-Proteine. Grund für diese Hypothese ist die Beobachtung, dass die kovalente Modifikation von IRS-1 durch die Addition von Phosphorylgruppen an Serinen und Threoninen mit einer herabgesetzten Insulin-induzierten Tyrosin-Phosphorylierung von IRS-1 durch den Insulinrezeptor assoziiert ist. Die reduzierte Tyrosin-Phosphorylierung von IRS-1 resultiert in einer verminderten Aktivierung der PI 3-Kinase und dadurch in einer herabgesetzten Stimulation des Glucosetransports in die Zelle. Unter normalen physiologischen Bedingungen scheint diese Modifikation der IRS-Proteine an der Terminierung des Insulinsignals durch eine negative Rückkopplung von Proteinkinasen beteiligt zu sein. Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung der funktionellen Konsequenz der Serin/Threonin-Phosphorylierung auf die Funktion des Signalträgers IRS-1 auf molekularer Ebene. Aufgrund der in der Zelle beteiligten Vielzahl an Proteinen in unterschiedlichen Signalwegen, den möglichen Quervernetzungen und der vielfältigen Wirkung der Serin-Phosphorylierung induzierenden Agenzien sollte in der vorliegenden Arbeit ein in vitro Modell entwickelt werden. Unter der Verwendung eines rekombinanten GST-Fusionsproteins, welches die IRS-1-Aminosäuren 449 bis 664 umfasst, konnte erfolgreich die Insulin-stimulierte Tyrosin-Phosphorylierung von IRS-1 durch den Insulinrezeptor und die in der Signalkaskade nachgeschaltete Interaktion mit der regulatorischen Untereinheit p85a der PI 3-Kinase unter in vitro Bedingungen nachgebildet werden. Untersucht wurde anschließend der isolierte Einfluss der Protein Kinase C auf dieses in vitro Modell. Eingesetzt wurden hier eine Mischung der klassischen Isoformen a, b1, b2, g sowie die atypische Isoform z. Ausgewählt wurden diese Serinkinasen, da die atypischen Isoformen PKC-z und -l durch Insulin aktiviert werden, in der Insulinkaskade flussabwärts der PI 3-Kinase liegen und demnach dem Modell der negativ rückwirkenden Kinasen entsprechen. Eine Stimulation der klassischen PKC-Isoformen in Zellen führt zu einer gesteigerten Serin-Phosphorylierung und herabgesetzten Tyrosin-Phosphorylierung von IRS-1. Die Vorinkubation des IRS-1-GST-Fusionsproteins mit der PKC resultierte in einer deutlichen Reduktion des durch den Insulinrezeptor mediierten Phosphateinbaus in Tyrosine um 30–50% im Vergleich mit der unbehandelten Kontrollsituation. Die Bindung von p85a an das Serin-phosphorylierte Fusionsprotein ergab eine drastische Reduzierung um 50–80%. Der negative Effekt der Isoform z war dabei wesentlich ausgeprägter als der der klassischen Isoformen. Die Daten des in vitro Modells sind somit eine Bestätigung der in der Literatur beschriebenen negativen Wirkung der Serin-Phosphorylierung von IRS-1 auf molekularer Ebene. Ein weiterer Teil der Arbeit beschäftigte sich mit der Identifizierung von Phosphorylierungsstellen. Mit den IRS-1-Serinen 498, 570 und 612 konnten drei neue Phosphorylierungsstellen der PKC identifiziert werden. Die Phosphorylierung von Serin 612, obwohl in direkter Nachbarschaft zu einer Hauptbindungsstelle der PI 3-Kinase, scheint nicht an dem in dieser Arbeit beobachteten stark negativen Effekt der PKC auf die Funktion von IRS-1 beteiligt zu sein. Dagegen übt das phosphorylierte Serin 570 zumindest partiell eine inhibitorische Rolle auf die Bindung der SH2-Domänen von p85a an die Phosphotyrosine von IRS-1 aus. Es wird diskutiert, dass weitere, nicht identifizierte phosphorylierte Serine oder Threonine an dem Prozess der negativen Regulation von IRS-1 beteiligt sind.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	11.05.2005
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	01.06.2004
Datum der Promotion:	01.06.2004