Funkcionális tanulmányok
| Menedzsment: | Prof. Dr. Martin Klingenspor |
| Intézet: | Molekuláris táplálkozásgyógyászat, Müncheni Műszaki Egyetem, Else Kröner-Fresenius Intézet és Központi Táplálkozási és Élelmiszer-kutatási Intézet |
| Honlap: | www.molekulare-ernaehrungsmedizin.de/ |
Az IG „Az elhízás molekuláris mechanizmusai” célja, hogy azonosítsa azokat a géneket és allélokat, amelyek hajlamosítják az egyéneket az elhízás kialakulására, és validálja őket az epidemiológia, a funkció, a klinikai jelentőség és a terápiás vonatkozások tekintetében.
Sejt szinten funkcionális vizsgálatokat végeztek tenyésztett emberi zsírsejtekben annak érdekében, hogy azonosítsák a kiválasztott génjelölt szerepét a lipid- és glükóz-anyagcserében és a mitokondriális funkcióban (Wabitsch). Erre a célra shRNS-konstrukciókat terveztek a megfelelő gének ellen, bemeneti vektorokba klónozták, majd lentivirális vektorok segítségével bevitték az emberi zsírsejtekbe. Érdekes módon az FTO-hiányos adipocitákban a barna zsírszövet markerének - az UCP-1 (protein-1 szétkapcsolása) - expressziója körülbelül négyszeresére nőtt az RNS és a fehérje szintjén. Funkcionálisan ez megnövekedett bazális és független légzéshez vezetett az FTO-hiányos adipocitákban. Az Fto-hiányos egerek fehér zsírszövet-raktáraiban megnövekedett Ucp-1-pozitív adipociták számát és ennek a markernek a megnövekedett mRNS-expresszióját tudtuk kimutatni a vad típusú kontrollokhoz képest (6).
Molekuláris szinten az FTO jelölt gént részletesen megvizsgálták az FTO fehérje funkciójának figyelembevételével a génexpresszió szabályozásában és az RNS feldolgozásában emberi sejtvonalban és FTO knockout egerekben (Horsthemke). Az FTO túlexpressziója után az összes dózisban megváltozott mRNS 95% -a emelkedett szintet mutatott. A legtöbb módosított transzkriptum kódolja azokat a fehérjéket, amelyek részt vesznek az RNS splicingjében és az RNS metabolizmusában. Ez illeszkedik az FTO atomfoltokban való lokalizálásához. Az FTO kimerülése után az összes dózisban megváltozott mRNS 78% -a csökkent szintet mutatott. Itt észrevehetőek voltak azok az átiratok, amelyek kódolják azokat a fehérjéket, amelyek részt vesznek a tápanyaghiányra adott sejtes válaszban. A nukleáris foltokban található MALAT1 RNS szintén csökkent. Fto-hiányos egereknél mutatták be először, hogy az FTO befolyásolja a 3-metil-uridin és a pszeudouridin tartalmát a nem mRNS-ben (7).
A melanokortin jelátviteli út fontos szerepet játszik a súlyszabályozásban. Ezért elemeztük a proopiomelanocortin (POMC) gén DNS-metilációs mintázatát. Jelentős hipermetilációt figyeltünk meg a POMC 3´CpG szigeten túlsúlyos gyermekeknél a normál testsúlyú gyermekekéhez képest. Ez a hipermetilációs variáns még az elhízás kialakulása előtt létezett, és a POMC mRNS csökkent expressziójához vezetett, amelyet részben a P300 komplex csökkent kötődési képessége közvetített. Végül megfigyeltük, hogy a POMC DNS metilációs mintázata specifikus Alu elemek jelenlétével függ össze. Ebből arra a következtetésre jutunk, hogy ez a POMC hipermetilációs variáns, mint "epigenomikus aláírás", növeli az elhízás kialakulásának kockázatát az élet folyamán.
Az MC4R nonszensz mutációk vizsgálatakor először tudtuk megmutatni, hogy in vitro egy aminoglikozid által közvetített kihagyás lehetséges és funkcionális receptorokhoz vezet (8). Ezenkívül meg tudtuk mutatni, hogy az MC3R kezdőkodonja nem az eddig leírt helyzetben van, hanem az egérnek megfelelő helyzetben. Ez azt jelenti, hogy egy MC3R-SNP (T6K) nincs a receptor kódoló régiójában.
Válogatott kiadványok
1. Bolze F, Rink N, Brumm H, Kuhn R, Mocek S, Schwarz AE, Kless C, Biebermann H, Wurst W, Rozman J és Klingenspor M. A W16X melanokortin-4-receptor nonsense mutáció jellemzése in vitro és in vivo. Pharmacogenomics J. 2013; 13 (1): 80-93.
2. Nordstrom V, Willershauser M, Herzer S, Rozman J, von Bohlen Und Halbach O, Meldner S, Rothermel U, Kaden S, Roth FC, Waldeck C, Gretz N, de Angelis MH, Draguhn A, Klingenspor M, Grone HJ és Jennemann R. A glükozilceramid-szintáz neuronális expressziója a központi idegrendszerben szabályozza a testtömeg és az energia homeosztázisát. PLoS Biol. 2013; 11 (3): e1001506.
3. Vegiopoulos A, Muller-Decker K, Strzoda D, Schmitt I, Chichelnitskiy E, Ostertag A, Berriel DM, Rozman J, Hrabe de AM, Nusing RM, Meyer CW, Wahli W, Klingenspor M és Herzig S. Cyclooxygenase- A 2. ábra a barna adipociták de novo toborzásával kontrollálja az egerek energiaháztartását. Tudomány. 2010; 328 (5982): 1158-1161.
4. Khasawneh J, Schulz MD, Walch A, Rozman J, Hrabe de Angelis M, Klingenspor M, Buck A, Schwaiger M, Saur D, Schmid RM, Kloppel G, Sipos B, Greten FR és Arkan MC. A gyulladás és a mitokondriális zsírsav-béta-oxidáció az elhízást összeköti a tumor korai promóciójával. Proc Natl Acad Sci USA, 2009; 106 (9): 3354-3359.
5. Volckmar AL, Bolze F, Jarick I, Knoll N, Scherag A, Reinehr T, Illig T, Grallert H, Wichmann HE, Wiegand S, Biebermann H, Krude H, Fischer-Posovszky P, Rief W, Wabitsch M, Klingenspor M, Hebebrand J és Hinney A. A GWAS-ból származó SH2B1 elhízási gén mutációs képernyője, beleértve a detektált variánsok funkcionális elemzését. BMC Med Genomics. 2012; 5 (65.
6. Tews D, Fischer-Posovszky P, Fromme T, Klingenspor M, Fischer J, Ruther U, Marienfeld R, Barth T, Moller P, Debatin K és Wabitsch M. Az FTO-hiány UCP-1 expressziót és mitokondriális szétkapcsolást indukál . Endokrinológia. 2013.
7. Berulava T, Ziehe M, Klein-Hitpass L, Mladenov E, Thomale J, Ruther U és Horsthemke B. Az FTO szintek befolyásolják az RNS módosítását és a transzkripciót. Eur J Hum Genet. 2013; 21 (3): 317-323.
8. Brumm H, Muhlhaus J, Bolze F, Scherag S, Hinney A, Hebebrand J, Wiegand S, Klingenspor M, Gruters A, Krude H és Biebermann H. A melanocortin 4 receptor (MC4R) nonszensz mutációinak mentése aminoglikozid által közvetített végigolvasni. Elhízás (ezüst tavasz). 2012; 20 (5): 1074-1081.