Einfluss der Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors SREBP-1a auf die ektope Lipidakkumulation in Leber

B Knebel; S Lehr; J Haas; S Hartwig; U Nitzgen; S Jacob; D Mueller-Wieland; J Kotzka

doi:10.1055/s-0032-1314647

Diabetologie und Stoffwechsel, Inhaltsverzeichnis

Einfluss der Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors SREBP-1a auf die ektope Lipidakkumulation in Leber

B Knebel ¹, S Lehr ¹, J Haas ², S Hartwig ¹, U Nitzgen ¹, S Jacob ¹, D Mueller-Wieland ², J Kotzka ¹

¹Institut für klinische Biochemie und Pathobiochemie, Deutsches Diabetes Zentrum, Leibnitz Zentrum für Diabetes Forschung an der Heinrich-Heine-Universität, Düsseldorf, Germany
²Institut für Diabetes-Forschung, Abteilung für Allgemeine Innere Medizin, Asklepios Klinik St. Georg, Asklepios Campus Hamburg, Fakultät für Medizin der Semmelweis-Universität, Hamburg, Germany

Abstract

Fragestellung: Der Transkriptionsfaktor SREBP (sterol regulatory binding protein)-1a spielt eine dominante Rolle im intrazellulären Lipidstoffwechsel. Wir konnten zeigen, dass SREBP-1a ein direktes Substrat der ERK-, JNK- und p38-MAP Kinasen Familien ist und die spezifischen Phosphorylierungssites der Kinasefamilien identifizieren. Es schließt sich die Frage an ob diese Phosphorylierung von SREBP-1a von biologischer und klinischer Relevanz sind.

Methodik: Wir haben transgene Mausmodelle generiert, die die transkriptionsaktive Domäne von SREBP-1a, der alle MAPK Kaskaden Phosphorylierungs- Stellen fehlen (alb-SREBP-1aΔP), und den SREBP-1a Wildtyp (alb-SREBP-1a) leberspezifisch unter der Kontrolle des Albumin-Promoters und eines leberspezifischen Enhancers exprimieren. In Lebern dieser Mausmodelle wurden die differentielle Genexpression mittels Affymetrix-Technologie sowie RT-PCR und das Proteom isolierter subzellulärer Organellen mittels 2D-DIGE und Massenspektrometrie untersucht.

Ergebnisse: Die holistischen Genexpressionsanalysen zeigten nach Datenbank gestützter funktionaler Annotierung (z.B. GO-Therms, Ingenuity^TM) im Wesentlichen Gene des Lipidmetabolismus, die in alb-SREBP-1a und alb-SREBP-1aΔP Mäusen differentiell reguliert werden (p=3,98E-04). Es stellte sich heraus, dass der Anteil Organell-spezifischer Transkripte hoch war. Dementsprechend haben wir für die weiteren Validierungen auf Proteinebene isolierte Mitochondrien und Peroxisomen untersucht. Obwohl Mitochondrien als der Hauptort der subzellulären Lipiddegradation betrachtet werden, konnten wir in alb-SREBP-1a im Vergleich zu alb-SREBP-1aΔP Mäusen 10-fach mehr differentiell regulierte peroxisomale wie mitochondriale Proteine identifizieren. Makroskopische Untersuchungen der Mausmodelle zeigten, dass die fehlende Phosphorylierbarkeit von SREBP-1a einen protektiven Effekt auf die Entwicklung einer Fettleber und auch Adipositas hat. So indizierten die Lipidprofile in Serum und Leberbiopsien das alb-SREBP-1aΔP vor einer Dyslipidämie geschützt sind. Interessanter weise ist auch die Insulinwirkung betroffen, da ausschließlich alb-SREBP-1a Tiere Insulinresistenz entwickeln, nicht jedoch die phosphorylierungs-defizienten alb-SREBP-1aΔP Mäuse.

Schlussfolgerung: Die Daten weisen auf eine funktionale, biologisch wie klinisch relevante Rolle der Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors SREBP-1a als ein Regulationsprinzip hin. Des Weiteren wird die Rolle der Peroxisomen in der Entstehung einer ektopen Lipidakkumulation unterstrichen.