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Zusammenfassung:
Ein wichtiger Faktor in der Pathogenese des Diabetes mellitus Typ 2 ist die Dysfunktion der pankreatischen beta-Zellen, die zum einen durch eine funktionelle Störung und zum anderen durch einen Verlust von Betazellmasse gekennzeichnet ist. Das Inkretinhormon "glucagon-like peptide-1"[GLP-1] besitzt neben seinen blutzuckersenkenden Eigenschaften auch die Fähigkeit, durch wachstumsfaktorähnliche Wirkung die pankreatische beta-Zellmasse zu expandieren. Dieser Effekt wird durch die Dosis- und Glukose-abhängige Stimulation der drei wichtigsten mitogenen Signaltransduktionsmodule cAMP/PKA, PI3K/PKB und ERK1/2 MAPK über die Aktivierung des G-Protein gekoppelten GLP-1 Rezeptors vermittelt. Eine Besonderheit endokriner Zellen ist, dass der ERK1/2 MAPK-Komplex vor allem über die GTPase Rap1 und nicht durch den Prototyp der kleinen GTPasen Ras aktiviert wird. Diese Promotionsarbeit untersucht die Regulationsmodalitäten der GTPase Rap1, die Verknüpfung der einzelnen Signaltransduktionsmodule und neue Elemente in der GLP-1-regulierten Signaltransduktion in pankreatischen beta-Zellen. Hierzu wurden INS 1E Zellen als beta-Zellmodell mit Glukose und GLP-1 stimuliert und nach Durchführung von Immunpräzipitationen die Bindungspartner von Rap1 ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass der konstitutiv aktive RapGEF C3G Rap1 in Abhängigkeit vom Phosphorylierungszustand des Adapterproteins Crk II aktiviert. Crk II wird unter Glukose und GLP-1 Stimulation vermindert phosphoryliert und ermöglicht vermutlich durch eine Konformationsänderung die C3G-vermittelte Überführung von Rap1 in den GTP-gebundenen Zustand (" on"). So findet sich eine signifikant abgeschwächte Aktivierung des Transkriptionsfaktors Elk-1 in C3G CBR transfizierten INS 1E Zellen, in denen die reguläre Proteinbindung zwischen C3G und Crk II gestört ist. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Signaltransduktionsmodule ERK1/2 MAPK und PI3K/PKB über Rap1 und IRS2 in einem Komplex verbunden sind und dass der PI3K/PKB Signaltransduktionsweg unter GLP-1 Stimulation verstärkt aktiviert wird. Dieser Effekt wird vermutlich durch die dargestellte gesteigerte Interaktion von Rap1 mit IRS2 gefördert. Als neue Elemente in GLP-1 regulierter Signaltransduktion konnte Pyk2, eine rezeptorunabhängige Tyrosinkinase, und Shc, ein weiteres Adapterprotein, identifiziert werden. Unsere Untersuchungen deuten darauf hin, dass Pyk2 über das Adapterprotein IRS2 Einfluss auf die PI3K/PKB Signaltransduktionskaskade nimmt. Den Stellenwert, den Pyk2 bzw. Shc in dem ERK1/2 MAPK-Komplex einnehmen, bleibt beim derzeitigen Kenntnisstand unklar, allerdings sind hier neue Ausgangspunkte für weitere Untersuchungen von GLP-1 abhängiger mitogener Signaltransduktion geschaffen worden. Die Erkenntnissse über die Bedeutung von Rap1 und den Einfluß von Adapterproteinen auf diese GTPase in den GLP-1 abhängigen mitogenen Signaltransduktionskaskaden, ermöglicht die Entwicklung neuer Strategien zur in vitro / in vivo Expansion von beta-Zellen als Therapieoption des Diabetes mellitus.

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