Dokument: Rolle der O-GlcNAcylierung für die Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie

Titel:	Rolle der O-GlcNAcylierung für die Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie
Weiterer Titel:	Role of Protein O-GlcNAcylation in the Pathogenesis of Hepatic Encephalopathy
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70391
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20250730-111229-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Zhao, Liang [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 14,52 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 29.07.2025 / geändert 29.07.2025
Beitragende:	Prof. Dr. med. Häussinger, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. med. Lang, Philipp [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die hepatische Enzephalopathie (HE) ist eine häufige neuropsychiatrische Komplikation bei Patienten mit beeinträchtigter Leberfunktion. Ammoniak, ein Haupttoxin der HE steigert Protein-O-GlcNAcylierung (O-GlcNAc)-vermittelt die Proteinspiegel der HO-1 und induziert hierüber oxidativen- und endoplasmatisch retikulären (ER) Stress und Seneszenz in Astrozyten. O-GlcNAc ist eine posttranslationale Proteinmodifikation, bei der Glucosamin enzymatisch anSerin-/ Threonin-Reste in Proteinen O-glykosidisch gebunden wird. Hierdurch modifizierte Proteinspezies und damit verbundene funktionale Konsequenzen in Ammoniak-behandelten Astrozyten sind unbekannt und wurden in der vorliegenden Arbeit untersucht. Nach Aufreinigung O-GlcNAcylierter Proteine wurden mittels Massenspektrometrie mehr als 300 Spezies gegenüber Hintergrundkontrollen identifiziert, die dem astroglialen O-GlcNAcome zugeordnet werden können. Verglichen mit unbehandelten Astrozyten waren nach Inkubation mit NH4Cl (5 mM, 72 h) unter den O-GlcNAcylierten Proteinen die Spiegel von insgesamt 68 Spezies verändert, 51 waren erhöht und 17 erniedrigt. Bioinformatische Analysen zeigten, dass diese Spezies in für die HE-Pathogenese relevante Prozesse involviert sind, wie z.B. dem Glutaminstoffwechsel oder Mitochondrienfunktionen. NH4Cl steigerte die Proteinspiegel des 32 kDa HO-1 Monomers und der trunkierten 28 kDa Variante (HO-1Tr) sowie deren O-GlcNAcylierung in den Astrozyten. In vitro wurde Ratten-HO-1 durch OGT an Serin 159 oder 160 am HO-1 Dimerisierungsinterface O-GlcNAcyliert. Die Inkubation der Astrozyten mit NH4Cl induzierte GlcN-Synthese- und O-GlcNAcylierungs-abhängig die Bildung von HO-1 Homo- und Heteromeren. NH4Cl steigerte die HO-1 Proteinspiegel im ER und Zellkern, aber nicht in Mitochondrien. Im Zellkern waren die HO-1 Monomer und HO-1Tr Proteinspiegel erhöht. Dies ging jedoch nicht mit einer gesteigerten Transkription Nrf-2-abhängiger Gene einher. NH4Cl steigerte O-GlcNAcylierungs-abhängig die Proteinspiegel des HO-1 Monomers und von HO-1Tr im Zellkulturüberstand. O-GlcNAcylierte Proteine, HO-1 und GRP78, aber nicht OGT und GFAT1, 2 waren in Proteinlysaten aus dem Kleinhirn NH4Azetat-behandelter Tiere erhöht. Die Ammo-niak-induzierte O-GlcNAc-abhängige HO-1 Homo-/ Heteromerisierung und HO-1Tr Freisetzung könnten im Zusammenhang stehen mit der Bildung von oxidativem und ER-Stress und Seneszenz in Astrozyten und damit eine wichtige Rolle in die Pathogenese der HE spielen. Hepatic encephalopathy (HE) is a frequent neuropsychiatric complication in patients with acute or chronic liver dysfunction. Ammonia, a major toxin of HE, upregulates HO-1 protein levels by increasing protein O-GlcNAcylation and thereby induces oxidative and endoplasmatic reticulum (ER) stress and senescence in astrocytes. O-GlcNAcylation is a post-translational protein modification in which specific serine/ threonine residues in proteins are O-glycosidically linked to glucosamine (GlcN). However, protein species modified by O-GlcNAc and functional consequences thereof in ammonia-exposed astrocytes remained unclear so far and were investigated in the present study. Using „click-chemistry“, affinity purification and mass spectrometry we identified more than 300 proteins of the rat astrocyte O-GlcNAcome compared to background controls. Compared to untreated astrocytes, O-GlcNAc level of 68 protein species were altered in astrocytes incubated with NH4Cl (5 mM, 72 h) of which 51 and 17 were increased or decreased, respectively. Bioinformatics assigned these species to cellular processes known to be involved in the pathogenesis of HE, such as glutamine metabolism, mitochondrial functions and others. NH4Cl upregulated protein levels of 32 kDa full-length (HO-1FL) and 28 kDa truncated HO-1 (HO-1Tr) and increased the O-GlcNAcylation of both. In vitro O-GlcNAcylation of rat HO-1 suggested serine 159 or 160 at the HO-1 dimerization interface as potential O-GlcNAc sites. Incubation of the astrocytes with NH4Cl triggered HO-1 homo- and heteromerization in a GlcN synthesis- and protein O-GlcNAcylation-dependent way. NH4Cl upregulated HO-1 in the ER and in the nucleus but not in mitochondria. In the nucleus, HO-1FL and HO-1Tr were upregulated but this was not paralleled by an enhanced transcription of Nrf-2-dependent genes. NH4Cl increased the levels of HO-1Tr in the supernatants of the astrocytes in a O-GlcNAc-dependent way. O-GlcNAc, HO-1 and GRP78 were also increased and OGT and GFAT1, 2 protein level were unchanged in protein lysates from the cerebellum of ammonium acetate-treated rats. The present study identified multiple ammonia-induced changes in the astrocytic O-GlcNAcome. The ammonia-induced O-GlcNAc-dependent homomerization of HO-1 and release of HO-1TR may contribute to oxidative and ER stress and senescence in astrocytes which all were suggested to play an important role in the pathogenesis of HE.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	30.07.2025
Dateien geändert am:	30.07.2025
Promotionsantrag am:	24.03.2025
Datum der Promotion:	09.07.2025