Regulation der Proliferation Insulin-sezernierender Zellen durch PKCδ

Die Protein Kinase C delta (PKCδ) ist ein pro-apoptotisches Enzym, welches für die Fettsäure- und Zytokin-induzierte Apoptose von Insulin-sezernierenden Zellen verantwortlich gemacht wird. Proliferierende INS-1E Zellen, die permanent eine PKCδ exprimieren, welche wegen einer Mutation in der ATP-bindenden Domäne keine Kinaseaktivität mehr besitzt, zeigen ein verzögertes Wachstum. Mit dieser Studie wurde der Mechanismus untersucht, über welchen PKCδ Zellwachstum beeinflusst.

INS-1E Zellen wurden stabil mit einer Wildtyp PKCδ (WT) oder einer mutierten PKCδ, die keine Kinaseaktivität besitzt (KN), transfiziert. Das Zellwachstum wurde unter Standardkulturbedingungen untersucht und die Zellzahl mittels einer Neubauerzählkammer bestimmt. Der Zellzyklus wurde nach DNA-Anfärbung mit Propidiumiodid anhand der Nicoletti-Methode über FACS (Fluorescence activated cell sorting) gemessen. Die Expression von Zellzyklusproteinen und deren Phosphorylierungszustand wurden mit Western Blotting und ihre zelluläre Verteilung immunhistochemisch mit konfokaler Mikroskopie analysiert.

Die Überexpression von WT-PKCδ beschleunigt das Zellwachstum, während KN-PKCδ-exprimierende Zellen sich langsamer vermehren. Die Zellzyklusanalyse ergab, dass 60% der Kontroll INS-1E Zellen sich in der G1-Phase befinden, während nur 30% den doppelten Chromosomensatz der G2-Phase aufweisen. Eine ähnliche Zellzyklusverteilung zeigen auch WT-PKCδ-überexprimierende Zellen, während KN-PKCδ-überexprimierende Zellen in G2 akkumulieren und nur 1% der Zellen in G1 zu finden sind. Wird die mitotische Zellteilung durch Colchicin gehemmt, kommt es auch in den Kontroll INS-1E Zellen und den WT-PKCδ INS-1E Zellen zu einer Akkumulation in G2. Während KN-PKCδ INS-1E Zellen nach Behandlung mit Colchicin vermehrt polyploid werden, sind WT-PKCδ-überexprimierende Zellen vor Polyploidie geschützt. Die Analyse des Western Blots von Zellzyklus-regulierenden Proteinen ergab keine signifikanten Unterschiede in der Expression und Phosphorylierung von cdk-1. Interessanterweise befindet sich das hemmende Zellzyklusprotein p21 in WT-PKCδ Zellen im Zytosol, während in KN-PKCδ-überexprimierenden Zellen p21 im Zellkern akkumuliert.

Diese Beobachtungen lassen den Schluss zu, dass PKCδüber die Regulation der zellulären Verteilung von p21 die Proliferation von Insulin-sezernierenden Zellen beeinflusst. Dieser Mechanismus könnte bei der Regulation der β-Zellmasse eine Rolle spielen.