Rab11 reguliert die GLUT4 Endozytose in Kardiomyozyten und wird kurzzeitig durch Insulin aktiviert

Einleitung: Kleine GTPasen der Rab Familie regulieren den vesikulären Transport und die intrazelluläre Lokalisation von Proteinen in zahlreichen Zelltypen. Wir konnten zeigen, dass Rab11 in GLUT4 enthaltenden Vesikeln vorhanden und an der insulinstimulierten Glucoseaufnahme beteiligt ist. In dieser Arbeit untersuchten wir die insulinabhängige Aktivierung von Rab11 und den Einfluss von Überexpression und transienter Genrepression von Rab11 auf die insulinstimulierte GLUT4 Translokation.

Methoden: Ein biotinyliertes, UV-sensitives GTP-Analog wurde in H9c2-hIR Zellen eingebracht und die GTP-Beladung von Rab11 in den lebenden Zellen mittels Photoaktivierung ermittelt. Die Translokation von transient überexprimiertem GLUT4myc an die Plasmamembran wurde während gleichzeitiger Überexpression von Rab11 bzw. siRNA-vermittelter Genrepression von Rab11 untersucht.

Ergebnisse: Rab11 wird innerhalb weniger Minuten nach Insulinstimulus mit GTP beladen, wobei ein Maximum nach 4min erreicht wird (2–3 fache Zunahme, n=5). Dieser Effekt ist kurzzeitig, die GTP-Beladung kehrt innerhalb weiterer 5min auf den Basalwert zurück. Die Aktivierung von Rab11 kann durch den PI3K-Inhibitor LY294002 komplett verhindert werden, eine siRNA-vermittelte Genrepression der Akt verhindert die insulinstimulierte GTP-Beladung ebenso. Die parallele Überexpression von GLUT4myc und Rab11 verringerte die Translokation von GLUT4myc zur Plasmamembran um ca. 50%, wohingegen die siRNA-vermittelte Genrepression von Rab11 zu einer Steigerung der GLUT4-Translokation zur Plasmamembran um 59±10% (P<0,001, n=3) führte. Unter diesen Bedingungen war auch der Insulineffekt signifikant um 53±11% verstärkt (P<0,05, n=3).

Schlussfolgerung: Wir konnten zeigen, dass Rab11 in den endozytotischen Prozess der GLUT4 Translokation involviert ist, aber keine Funktion in der exozytotischen Translokation von GLUT4 hat. Unsere Daten legen nahe, dass Rab11 als ein Element der PI3K/Akt-Signalkaskade durch Insulin kurzzeitig aktiviert wird und Insulin über Rab11 die GLUT4 Endozytose reguliert.