Funktion von Rab Proteinen in Beta-Zellen des Pankreas

Fragestellung: Die Rab GTPasen bilden eine Familie in der Gruppe der kleinen G-Proteine, die eine Schlüsselfunktion bei der Koordination der Vesikelbewegung in der Zelle übernimmt. Sie sind daher auch für den Transport der Insulingranula in den Beta-Zellen des Pankreas von entscheidender Bedeutung. Frühere Arbeiten weisen vor allem Rab27A eine wichtige Rolle bei der Wiederauffüllung des zur Exozytose bereiten Granulapools zu. Allerdings wurde bei Patienten mit einem homozygoten Defekt im Rab27 Gen kein Diabetes mellitus festgestellt. Neuere Studien beschäftigen sich mit zwei weiteren Mitgliedern der Rab-Familie, Rab3A und Rab3B, und lassen auf deren Bedeutung bei der Regulation der Insulinsekretion in Beta-Zellen schließen. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, den Einfluss von Rab3A und Rab3B in Beta-Zellen zu untersuchen.

Methodik: Die Expression der Rab Proteine in isolierten Langerhansschen Inseln aus C57BL/6J Mäusen und in der klonalen Beta-Zelllinie MIN6 wurde mittels Western Blot und immunhistochemischen Analysen untersucht. Eine signifikante Reduktion der Rab3A/Rab3B Expression in MIN6-Zellen konnte mithilfe spezifischer siRNA oder durch die Transduktion mit lentiviralen shRNA-Konstrukten erzielt werden. Die glucoseinduzierte Sekretion von Insulin und Proinsulin, sowie der Insulin/Proinsulin-Gehalt wurde mittels ELISA bestimmt.

Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass Rab3A und Rab3B sowohl in den Langerhansschen Inseln der Maus als auch in der Beta-Zelllinie MIN6 exprimiert wird. Obwohl beide Rab3 Isoformen eine hohe Sequenzhomologie aufweisen, zeigten sie eine unterschiedliche Lokalisation in der Beta-Zelle. Im Vergleich zu Rab3B konnte für Rab3A eine deutlich höhere Co-Lokalisation mit Insulingranula nachgewiesen werden. Mittels siRNA oder shRNA konnte eine signifikante Reduktion der Rab3A Expression erzielt werden. Die Analyse der Stimulus-Sekretionskopplung in diesen Zellen ergab eine deutliche Störung der glucoseinduzierten Insulinsekretion. Auch die Reduktion der Rab3B Expression mittels shRNA führte zu einer signifikanten Verminderung der Insulinsekretion nach einem Glucosestimulus. Überraschenderweise wurde in MIN6 Zellen durch die verminderter Rab3A und Rab3B Expression auch die Proinsulinsekretion beeinflusst.

Schlussfolgerung: Rab3A und Rab3B sind an der Regulation der Insulinsekretion in Beta-Zellen beteiligt. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass eine Störung der Rab3A und/oder Rab3B Funktion in der Beta-Zelle einen entscheidenden Faktor bei der Ausbildung des Typ 2 Diabetes mellitus darstellen könnte. Daher ist es wichtig, die genaue Funktion dieser beiden Rab3-Proteine in der Insulingranula Biogenese, der Regulation des intrazellulären Transportes sowie der Exozytose aufzuklären.